建筑工程深基坑施工中組合支護技術的應用分析

王宏偉

（中冶南方（武漢）置業有限公司 湖北武漢 430223）

前言

深基坑支護是指為保證地下結構施工及基坑周邊環境的安全，對深基坑側壁及周邊環境采用的支檔、加固與保護的措施。深基坑的作業位置較深（大于5m），或者施工地點環境復雜，應用常規支護方式可能難以滿足作業要求，因此一些組合支護技術得到重視、提出，這些技術有利于保證深基坑施工的安全性，針對相關支護要點、技術應用等內容展開分析，具有較為突出的現實意義。

1 建筑工程深基坑施工支護要點

1.1 穩定性

穩定性是建筑工程深基坑支護的基本要求，深基坑施工會造成對周邊土體的擾動，當這種擾動超過土地能夠承受的極限，就會造成土體的松動、位移，通過支護技術可以實現力的分散、傳導，并阻擋基坑邊緣土體活動。如果施工地點情況較為復雜，支護技術的應用可以實現有效保護。如地下室位置施工，周邊存在老化建筑、管網，施工過程中，大型器械帶來的震動可能導致老化建筑地下部分、近地部分被破壞，也可能影響管網工作，使管網周圍力平衡被打破。應用支護技術能夠降低施工對周邊環境的影響，保證力學方面的穩定性。

1.2 安全性

深基坑施工的特點突出，一旦出現事故，造成的經濟損失和人員傷亡也相對較大。研究人員收集并分析了我國近年來深基坑施工事故情況，數據如表1所示。

表1 深基坑施工事故情況

結合表1數據可以發現，近年來我國深基坑施工事故發生率正逐漸降低，但人員傷亡依然在1人以上，且經濟損失沒有得到有效控制。強調組合支護技術的應用，有助于提升施工作業安全性。在文獻資料中，研究人員發現，應用組合支護技術的744例工程中，事故發生數為4起，占比0.5%；沒有應用組合支護技術的514例工程中，事故發生數為11起，占比2.1%，差異十分明顯，這也要求進一步在深基坑施工作業中強調安全性[1]。

1.3 范圍性

范圍性是指在深基坑施工過程中，通過合理應用組合支護技術保證深基坑范圍均能得到保護，提升對施工作業的總體保護作用。早在19世紀，德國學者就針對基坑施工的安全性進行過分析，進入20世紀后，隨著建筑技術的持續優化，更多學者開始進行深基坑防護工作研究，在美國學者威廉姆斯（Williams）的研究中，應用支護結構（威廉姆斯使用的是木結構）、且改變組合方式的情況下，深基坑的范圍性防護效果能夠明顯提升，如果使用金屬結構，這種范圍性還可以進一步得到優化[2]。考慮到深基坑施工的危險性，當前施工支護的防護范圍多借由組合式支護結構作為保證，以重復性的小結構應對固定范圍內的力學變化，并將其傳導至地下部分，如圖1中所示為某大型工程深基坑施工作業的支護結構，其重復性明顯，且依靠三角形結構和弧面設計實現結構穩定和便捷的傳力。

圖1 深基坑施工作業的支護結構

2 建筑工程深基坑施工中常見支護技術以及組合支護技術

2.1 常見支護技術

結合一般工作資料可以發現，目前建筑工程深基坑施工中常見支護技術包括排樁支護、連續墻支護、水泥擋土墻支護、自立式支護、噴錨支護、水平支撐以及組合支護等多種形式。以排樁支護為例，排樁支護通常由支護樁、支撐及防滲帷幕等組成，將能夠起到承重作用的樁體均衡排布在深基坑周圍，承受基坑邊緣土體擴散、位移產生的力，維持基坑力學方面的穩定，避免出現安全問題。組合支護是對不同支護形式的聯合應用，可以綜合發揮不同支護形式的優勢，提升支護效果。

2.2 自立式支護技術

自立式支護強調應用剛性條件較為理想的結構提升支檔、加固與保護水平。以擋墻作為主要結構，控制深基坑周邊的土體移動，實現力平衡。2015年7月，遼寧省大連市某地進行商民兩用建筑建設，使用自立式支護技術作為核心進行組合支護。該次施工基坑深度為7.7m，地下水水位距離基坑底部1.9m，設計擋墻厚度0.52m，以硅酸鹽水泥和細骨料作為主要材料進行擋墻建設，以擋墻作為支護結構主體，為避免出現滲水問題，所有擋板之間縫隙距離進行嚴格控制，應用復合膠體進行大空隙的封堵。擋墻建設完成后，組合應用支撐構件作為支護體系。支護設施建設共進行17d，滿足施工工期要求，且造價較預算額降低2.2%，效果良好[3]。

2.3 樁錨支護技術

樁錨支護技術要求地基基礎條件較為理想、土質致密，軟土環境下不適宜應用樁錨支護技術。樁錨支護技術的構造形式較為簡單，將受拉桿件的一端固定在開挖基坑的穩定地層中，另一端與圍護樁相聯，依靠圍護樁進行傳力、導力，保證維護結構的穩定。在應用樁錨支護技術時，要求對施工地點基本情況進行測定，如果軟土層厚度不超過1.2m，且場地土層條件不復雜，基本屬于同類土壤，可以應用樁錨支護技術。

施工作業開始前，還應對水平位置和垂直位置進行測量和標注，保證支護結構與基坑底部的夾角在20～45°之間，如果基坑邊緣整體長度超過140m，或者單一邊長超過40m，應考慮錨桿軸向抗拔力問題，需將其控制在700～800kN之間。

2.4 噴錨支護技術

噴錨支護技術多用于地下水水位異常、人工填土、粘性土、弱膠結砂土環境，構造形式上，該技術強調將混凝土、錨桿、圍巖通過技術性手段連為一個整體，一般先進行混凝土噴層建設，之后建立錨桿支護系統，使混凝土的剛性優勢、錨桿的導力優勢得到同步發揮，借此提升整體支護效果。施工作業開始前，首先要求對施工場地進行測量，如果基坑深度大于12m，應逐層進行混凝土噴層建設，并確保噴層厚度滿足錨桿使用要求，一般噴層厚度不低于4～5cm，完成初步建設后，還應測定支護效果，尤其是錨桿的導力性能。由于噴錨支護對操作場地的要求不高，工程造價相對較低。

3 建筑工程深基坑施工中組合支護技術的應用實例

3.1 工程概況

2013年9月，湖北省武漢市某地進行深基坑施工，建設單位為中冶南方（武漢）置業有限公司，建筑范圍較大，基坑設計深度為9m，由于當地水網發達，地下水存在上溢可能，常規支護手段應用效果有限。施工單位根據建設地點基本狀況，擬定應用樁錨支護技術、自立式支護技術、噴錨支護技術組合的方式保證支護成效。

3.2 應用過程與結果

施工作業開始前，技術人員擬定了總體方案，先進行自立式支護施工，建設了厚度為25cm的擋墻，之后以錨桿支護與擋墻實現連接，通過錨桿進行導力，分散擋墻承受的直接荷載，最后進行噴錨支護，混凝土噴層分為兩個層次：①層次高6.1m，平均厚度5cm；②層次高2.9m，平均厚度4cm。施工所用錨桿為鋼合金材質，具備良好的導力性能和延伸性，抗壓強度28MPa，滿足設計要求。深基坑施工在此條件下具體開展，持續1個月零6天，期間技術人員收集了相關數據情況，結果如表2所示。

結果上看，本次施工如期完成，組合支護技術應用效果良好。

4 總結

綜上，建筑工程深基坑施工中，組合支護技術的應用效果突出，應給予重視和推廣。深基坑施工帶有一定特殊性，要求實現穩定性、安全性，并發揮范圍性作用，在此要求下，目前常用的組合支護技術包括自立式支護、樁錨支護、噴錨支護三種，這三種技術具有各自的優劣勢，且適用范圍上也存在差異，實例分析證明了上述理論的價值。后續工作中，可結合實際需要具體選取支護技術。