復雜環境下深基坑支護設計及施工關鍵技術應用

曹宇峰

摘要：近年來，我國的城市化進程有了很大進展，城市建筑工程建設越來越多。深基坑工程的支護設計和施工是深基坑工程能否順利建造的關鍵性環節，在地下水位高的粉土粉砂易塌地層和周邊環境復雜條件下確定適宜的深基坑支護形式以確保基坑及周邊環境安全顯得尤為必要。基于此，本文首先分析了支護結構設計，其次探討了施工關鍵工藝，以供參考。

關鍵詞：粉土粉砂;深基坑;支護設計

引言

隨著我國經濟的高速發展和城市人口密度的不斷增加，城市有限土地資源供應越來越緊張，高效開發和利用地底下的空間，是新時代城市規劃建設的重要研究、發展方向。開發地底下的空間，興建地下工程，就涉及深基坑工程，而深基坑工程中基坑支護的選型直接影響工程經濟效益、施工進度、施工安全及周邊環境的安全。

1支護結構設計

1.1設計難點

（1）基坑周邊均為市政主干道，管線較多，西側存在既有建筑物，基坑支護等級為一級，對土體變形要求嚴格。（2）勘察資料顯示，基坑開挖深度范圍內填土層及淤泥層較厚，部分地段其厚度達16.3m，土層工程力學性質不良，自穩能力極差，易受擾動。（3）地下水豐富且埋深較淺，滲流穩定性差，地下水控制較難。

1.2深基坑支護結構的設計原則及計算方法

深基坑支護結構設計主要以破壞后果嚴重程度，將支護結構劃分為三個安全等級。對于支護結構破壞、土體失穩或過大變形，對基坑周邊環境及地下室結構施工影響很嚴重的安全等級定性為一級，破壞結果與影響一般的安全等級定性為二級，破壞結果與影響不嚴重的安全等級定性為三級。深基坑支護結構一般采用承載力極限狀態與正常使用極限狀態進行設計與驗算。目前主要采用有限元法進行深基坑支護結構設計計算，這種方法可以有效的計入施工過程各種因素的影響，并在確保深基坑支護結構安全穩定的情況下，將支護結構最大限度進行優化，讓整改深基坑支護結構更加合理與經濟。

1.3深基坑工程支護結構體系選型

鑒于基坑四周均有建（構）筑物，環境較復雜，結合基坑大小、開挖深度，工程地質、水文地質條件，施工設備、技術條件和季節氣候等綜合條件，以及支護結構體系施工造價等因素，經過比選、優化，最終選定SMW工法樁+局部內支撐支護方案，具體比選方案如下：（1）放坡開挖：優勢是造價低，施工便捷、進度快;劣勢是開挖土方量較大，穩定性和安全性差;適用于場地開闊，土層較好，周圍無建（構）筑物、地下管線等，安全等級三級的基坑，一般放坡高度≤5m。本項目場地、土層、周圍環境、基坑深度均不滿足，不選用。（2）土釘墻：優勢是造價低，施工便捷、穩定可靠;劣勢是土質要求高，工期緊需投入較多設備;適用于非軟土土質，安全等級二、三級的基坑，基坑潛在滑動、場內有建（構）筑物和重要地下管線不適用;項目場內四周有建（構）筑物不滿足，不選用。（3）重力式水泥土擋墻：優勢是造價低，施工較方便、進度較快;劣勢是穩定性和安全性較差;適用于淤泥質土，基坑深度≤7m，安全等級二、三級的基坑;本項目土層地質不滿足，不選用。（4）拉伸鋼板樁：優勢是二次利用率高，造價較低，施工方便，工期短;劣勢是擋水性較差，懸臂抗彎能力較弱，開挖后變形較大;適用于懸臂支護<4m，安全等級二、三級的基坑，懸臂支護≥4m需設置內支撐，下部嵌固端需進入穩定土層，否則容易傾覆;本項目基坑深度、擋水性及四周環境均不滿足，不選用。（5）SMW工法樁：優勢是施工噪聲小，安全性和穩定性好，防水與支護相結合，H型鋼可回收降低造價;劣勢是較深的基坑需配合多道錨索或內支撐;適用于軟土和地下水較豐富場地，安全等級一、二級的基坑。凡是適合應用水泥土攪拌樁的場合都可使用，沿海區域或地下室豐富的區域使用較多。因為本項目土質、水位、周圍環境等均適用，且H型鋼可回收，造價相對排樁和連續墻較低，所以選用。

2施工關鍵工藝

2.1施工準備階段

樁基礎工程的施工前，需要先對其施工場地加以全方位的勘察探測，為制訂施工方案提供重要信息數據，同時也為成樁質量的把控提供有力的保障。在施工作業前需要選取適宜的施工設備，并進行工藝試樁。由于高層建筑體的樁基礎一般為密集的群樁，所以，在成樁機械設備入場前，需要認真落實好現場準備工作，保證施工場地足夠平整。此外，在施工準備階段，還需要落實好沉樁階段的工作，尤其是在灌注樁成樁環節，成孔以后再進行鋼筋籠的放置，然后澆筑混凝土，以此形成灌注樁。

2.2內支撐結構施工

施工混凝土內支撐時，先將基坑土體開挖至某道內支撐梁設計底標高以上10cm位置，然后采用人工方法清除支撐梁范圍內的土體至支撐梁底標高以下2cm處。此時人工整平梁底部區域再行支撐底模板和側模板，底模板和側模板均采用1.5cm厚的竹膠板，側模需要再采用鋼管斜撐和對拉螺栓進行加固處理。在標高放樣時，還需要進行起拱預拋高，這是因為混凝土梁在自重作用下會產生下沉，起拱預拋高形成類似預應力的狀態抵消拆模后的下沉，增強其穩定性。圍檁與內支撐、地下連續墻可靠連接，采用吊筋將圍檁與地下連續墻連接，內支撐在格構柱節點處進行加腋，格構柱在梁底增加承托板，保證支撐梁受力均衡。

2.3管理原因

熟悉設計檢查制度、技術審批制度、安全教育制度、技術檢查驗收制度、材料檢查制度等實施前的制度，與深基坑支護結構的安全性密切相關。如果基坑暴露時間過長，基坑外附加荷載、堆載過多，坑外土體裂縫沒有及時處理，雨季排水不好，現場安全措施針對性差，執行操作人員安全自我防護意識不強，特殊操作人員操作資格未嚴格控制，都會破壞基坑的安全性與穩定性。

結語

綜上所述，高層建筑基礎埋深較大，施工面積廣，基坑開挖的土方工程量較大，對施工技術要求十分嚴格，因此，選擇合理的開挖及支護方案，是保證基坑工程安全質量的重中之重。建設單位要結合工程實際，加大對深基坑支護技術的研究和應用，確保建筑工程項目建設質量和施工進度，促進建筑行業的有序發展。

參考文獻：

[1]李娜.地下連續墻在深基坑支護中的應用[J].山西建筑，2016，42（21）：72-73.

[2]李娜.超高層建筑深基坑支護設計優化[J].工程與建設，2016，30（3）：384-386.