淺析基坑內(nèi)支撐支護(hù)體系在工程中的應(yīng)用

王云

中建五局第三建設(shè)有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

引言

深基坑開(kāi)挖過(guò)程受到基坑支護(hù)形式以及土體之間作用的影響，也和土體的工程力學(xué)特性息息相關(guān)。基坑支護(hù)是一個(gè)必須考慮土層與支護(hù)體系相互作用的復(fù)雜問(wèn)題，近些年深基坑支護(hù)中，內(nèi)支撐支護(hù)體系運(yùn)用越加廣泛，本文主要圍繞此展開(kāi)詳細(xì)分析。

1 深基坑支護(hù)體系概述

近些年，我國(guó)城市發(fā)展中土地資源日趨緊張，為了能夠使土地資源得到更高的利用，高層建筑越來(lái)越多，地下空間也逐漸被開(kāi)發(fā)利用，如建設(shè)地下停車(chē)庫(kù)、地鐵隧道、地下商場(chǎng)等。在這一時(shí)期，深基坑工程也快速發(fā)展起來(lái)，隨著深基坑工程規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)施工要求更加苛刻，構(gòu)建安全、穩(wěn)定的基坑支護(hù)體系十分關(guān)鍵。

目前，基于深基坑周邊環(huán)境的不同使得基坑支護(hù)類(lèi)型的選擇也不同，常見(jiàn)的基坑支護(hù)類(lèi)型有放坡開(kāi)挖、重力式水泥土墻、土釘墻支護(hù)、排樁支護(hù)、地下連續(xù)墻支護(hù)、內(nèi)支撐支護(hù)、錨桿支護(hù)等。在深基坑工程中，采用內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)能夠有效地對(duì)周?chē)馏w變形進(jìn)行控制，對(duì)周?chē)ㄖ锏谋Ｗo(hù)以及基坑整體的穩(wěn)定起到良好的作用，深基坑內(nèi)支撐體系主要有鋼筋混凝土支撐與鋼支撐，在深基坑的內(nèi)支撐方案比選過(guò)程中，需要綜合環(huán)境條件、地質(zhì)條件、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)等諸方面因素確定，切實(shí)保證深基坑安全性[1]。

2 深基坑內(nèi)支撐支護(hù)體系在工程中的應(yīng)用

2.1 工程概況

本項(xiàng)目處于工業(yè)園區(qū)，由6棟工業(yè)研發(fā)樓及輔助用房組成，地下2層，地上9～11層，占地面積2.99萬(wàn)m2，總建筑面積10.5萬(wàn)m2。其中地下建筑面積4.9萬(wàn)m2，深基坑?xùn)|西寬152.3m，南北長(zhǎng)169m，開(kāi)挖深度11.00m，局部挖深12.5m。基坑北側(cè)緊鄰既有排架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，西側(cè)供水管、燃?xì)夤堋㈦娏νㄐ殴芫€等，基坑安全等級(jí)界定為二級(jí)。

2.2 基坑內(nèi)支撐支護(hù)方案比選

本工程深基坑開(kāi)挖深度為11.00m，局部落深12.5m，方案設(shè)計(jì)階段經(jīng)多次比選論證。

方案1：采用傳統(tǒng)的雙層鋼筋混凝土內(nèi)支撐(井字形對(duì)撐)方案，設(shè)鋼筋混凝土棧橋用于車(chē)輛站位。該方案優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)較成熟，支撐傳力明確。缺點(diǎn)是內(nèi)支撐對(duì)施工組織造成較大干擾，尤其是支撐下部出土非常困難，小型挖掘機(jī)與長(zhǎng)臂機(jī)接力運(yùn)至地面；地下室結(jié)構(gòu)施工均受內(nèi)支撐干擾，工期延長(zhǎng)。另外，本項(xiàng)目基坑平面形狀近正方形、尺度大，而傳統(tǒng)對(duì)撐方案更適合于狹長(zhǎng)形基坑。

方案2：參考上海中心等項(xiàng)目深基坑支護(hù)方案，結(jié)合本項(xiàng)目基坑平面近正方形的特點(diǎn)，利用圓環(huán)結(jié)構(gòu)“拱”效應(yīng)，設(shè)計(jì)圓環(huán)桁架鋼筋混凝土內(nèi)支撐。該方案優(yōu)點(diǎn)是基坑圓環(huán)內(nèi)徑127m，該范圍沒(méi)有支撐干擾，出土及結(jié)構(gòu)施工大大簡(jiǎn)化；設(shè)計(jì)鋼筋混凝土棧橋至坑內(nèi)，汽車(chē)及挖掘機(jī)開(kāi)行至基坑挖運(yùn)土方，效率提高；減少支撐數(shù)量，節(jié)約成本且減少產(chǎn)生的建筑垃圾。施工控制難點(diǎn)：需保證圓環(huán)的圓度和上下2層圓環(huán)同心度，確保拱效應(yīng)形成；要保證圓環(huán)的平面度，防止平面外失穩(wěn)；土方開(kāi)挖應(yīng)嚴(yán)格分層對(duì)稱，防止圓環(huán)整體位移。

綜上，本項(xiàng)目采用方案2。

2.3 基坑內(nèi)支撐支護(hù)設(shè)計(jì)與施工控制要點(diǎn)

（1）基坑內(nèi)支撐支護(hù)設(shè)計(jì)

止水帷幕采用φ850三軸攪拌樁，樁長(zhǎng)19m；支護(hù)樁采用φ900@1100鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)24～26.5m；設(shè)雙軸攪拌樁進(jìn)行坑內(nèi)加固；基坑中設(shè)2道鋼筋混凝土圓環(huán)形桁架內(nèi)支撐，平面呈同心圓布置，內(nèi)圓直徑127m，外圓直徑147m；內(nèi)支撐沿豎向2層，間距5m。

（2）內(nèi)支撐施工控制要點(diǎn)

①圓環(huán)支撐梁直徑大，需確保圓環(huán)的圓心位置以及圓環(huán)線型準(zhǔn)確，確保圓環(huán)“拱”效應(yīng)的可靠。利用設(shè)在圓心的全站儀每隔2°測(cè)設(shè)1點(diǎn)進(jìn)行放樣(即將整個(gè)圓180等分)。每個(gè)環(huán)梁與連接梁的交點(diǎn)，根據(jù)支撐設(shè)計(jì)圖計(jì)算出方位角，直接用全站儀投點(diǎn)測(cè)設(shè)。②圓環(huán)桁架支撐體系平面外剛度較弱，需要保證其在同一水平面上，嚴(yán)格控制圓環(huán)桁架平整度，防止平面外失穩(wěn)，采用水準(zhǔn)儀嚴(yán)格控制桁架結(jié)構(gòu)底面及頂面標(biāo)高。③土方開(kāi)挖需嚴(yán)格按設(shè)計(jì)工況分層、對(duì)稱，確保環(huán)梁支撐受力均勻?qū)ΨQ，否則可能因“偏壓”導(dǎo)致支撐體系整體位移。④中心島土方留待后續(xù)開(kāi)挖，防止坑底隆起，土方開(kāi)挖豎向分層。

2.4 監(jiān)控量測(cè)

本工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：圍護(hù)樁頂水平、垂直位移，圍護(hù)樁側(cè)向變形（測(cè)斜），地下水位，支撐內(nèi)力，地下管線位移，立柱、坑外地表沉降，建筑物沉降，坑底等監(jiān)測(cè)。

本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析情況如下：

（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本符合設(shè)計(jì)預(yù)期，煤氣管線最大位移僅4mm，均處于合理范圍。

（2）支撐軸力實(shí)測(cè)值為設(shè)計(jì)值的50%～80%，且隨開(kāi)挖工況變化，支護(hù)結(jié)構(gòu)體系安全可靠。

（3）需引起重視的是，基坑中部立柱發(fā)生隆起，且越靠近基坑中心隆起量越大，最大隆起量差達(dá)40mm。筏板封閉后的隆起量較小，累計(jì)最大僅8mm，且快速收斂[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基坑支護(hù)體系的穩(wěn)定性、安全性、變形性和經(jīng)濟(jì)性一直是基坑工程研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式多樣，內(nèi)支撐是一種常見(jiàn)且有效的支護(hù)體系，在工程實(shí)踐中需根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況合理選擇內(nèi)支撐支護(hù)方案，并做到科學(xué)設(shè)計(jì)、規(guī)范施工，嚴(yán)格落實(shí)監(jiān)控量測(cè)工作，保證深基坑作業(yè)有序落實(shí)。