倒撐施工技術在寬大深基坑中的應用

結合武漢地鐵車站對使用倒撐支護在寬大深基坑中施工技術的特點及其具體應用進行了細致分析，為其他類似基坑工程提供參考。

深基坑； 支護； 倒撐； 施工技術

TU94+2 A

［定稿日期］2022-03-16

［作者簡介］蘇博文（1989—），男，本科，工程師，從事軌道交通安全管理工作。

1 工程概況

武漢地鐵2號線南延線某地鐵車站，基坑寬度42 m、深11 m、長213.2 m，為地下1層、地上3層車站，通過采用圍護樁+混凝土支撐+鋼管支撐+斜拋撐（倒撐）支護。

2 工法原理及特點

2.1 原理

寬大深基坑的施工是以圍護結構作為支撐體系，利用混凝土支撐、鋼管支撐、鋼管斜拋撐（倒撐）方法，實現寬大基坑在開挖及主體結構施工中的穩定和安全。

2.2 施工特點

（1）充分利用車站首道混凝土支撐體系，包括鉆孔灌注樁、冠梁、混凝土支撐、支撐連系梁等形成穩固封閉受力體系，確保了圍護體系的整體性及穩定性。

（2）車站地下1層頂板高于原地面，因此施工頂板前需提前進行首道混凝土支撐及支撐連系梁的拆除，通過利用施工主體結構的滿堂支架作為混凝土支撐拆除支架，參考吊裝機械的吊裝能力分段進行切割，最后一次吊裝外運，既能保證混凝土支撐拆除的安全，同時不影響場內交通運輸 ，可充分利用滿堂支架，節約施工成本。

（3）鋼管斜拋撐施加于側墻及底板上，方便基坑內滿堂支架的搭設，減少施工干擾，加快施工進度，同時能保證基坑的安全、結構的穩定。

3 施工工藝流程及操作要點

施工工藝流程見圖1。

車站基坑施工從開挖至主體結構封頂，主要依靠于支護體系的穩定，支護必須及時跟進。混凝土冠梁及混凝土支撐要保證強度、幾何尺寸，鋼支撐要保證預加應力嚴格按照設計要求施加，鋼圍檁背后必須密貼于圍護樁。同時利用監控量測的手段掌握基坑變形情況，開挖到底后，不可暴露時間過長，盡快封底。

3.1 基坑開挖

寬大基坑的開挖相比一般寬度基坑開挖作業面大，但仍嚴格按照“時空效應”理論及相關要求，遵循“先撐后挖、豎向分層、縱向分段、橫向分塊、嚴禁超挖”的原則，同時寬大基坑一般會采取15～20 m左右設置一處臨時立柱，開挖時應避免開挖機械碰撞立柱，采取先開挖中間拉槽，后兩側開挖，分層接力方式。

由于本車站基坑土質為黏土，受水浸泡后成泥漿狀，因此基坑開挖的季節應選擇在旱季進行，避開雨水季節。

3.2 鋼支撐安裝

鋼支撐長度達42 m，車站橫向設置3處臨時立柱，因此支撐須分節分段安裝，分段長度按照立柱位置進行劃分，基坑兩側各配置一臺起重吊機，分段吊裝就位后進行拼裝，最后通過液壓千斤頂施加預應力（圖2）。鋼支撐安裝前需提前進行鋼圍檁的安裝，鋼圍檁安裝在錨固于圍護樁上的三角支架上，必須保證鋼圍檁與圍護樁密貼。

鋼支撐失去穩定性，主要是由于溫度變化引起軸力變化使軸力損失，或者鋼支撐固定端與圍檁端面不密貼而使圍檁局部受力、鋼支撐自身連接螺栓來擰緊等原因，防失穩措施有：

（1）如果支撐與圍檁表面不密貼，則拆除支撐重新調整安裝，或采用鋼板補貼，使鋼圍檁受力均勻。

（2）如果在鋼支撐架設當天氣溫較高，預加軸力時應在溫度處于當天氣溫平均溫度時施加。

（3）鋼支撐軸力預加完成后，應再次檢查鋼管連接的螺栓，確保連接牢靠。

（4）圍護樁與圍檁間如存在空隙，應用砂漿或細石混凝土填實。

（5）在施工中，加強軸力監測，如軸力有變化則及時采取補救措施。

3.3 底板、側墻

基坑開挖見底后，及時進行底板澆筑前的各項準備工作，包括接地預埋、防水、底板鋼筋及模板等，同時預埋斜拋撐（倒撐）鋼板，混凝土澆筑量大，注意振搗質量及澆筑時的天氣溫度，澆筑完成后及時灑水養護。

側墻施工前需進行鋼支撐的拆除，鋼支撐拆除按照安裝時的節段進行拆除，先釋放預加應力后再分節吊裝。側墻采取組合式鋼模板結合三角支架整體澆筑，同時預埋斜拋撐（倒撐）鋼板（圖3）。

3.4 混凝土支撐拆除

底板及側墻混凝土達到設計要求強度后，可進行斜拋撐的安裝、滿堂支架的搭設，然后進行混凝土支撐的拆除。

斜拋撐安裝按照鋼支撐安裝方法進行，采用609、壁厚16 mm鋼管，由于事先進行了支撐鋼板的預埋，因此只需在預埋鋼板上焊接斜支座后即可安裝斜拋撐，就位后按設計要求施加預應力。

車站地下一層凈空高達9.9 m，頂板位于混凝土支撐之上，拆除混凝土支撐后才能進行頂板施工。按照傳統破除方式，破除的混凝土渣塊掉落會導致已澆筑的底板損壞，因此采取先原位切割后吊裝出基坑，采用專用的混凝土切割機械（金剛石繩鋸）切割，原位切割時利用支架作為施工平臺（圖4），支架按照滿堂碗扣式鋼管腳手架搭設，0.6 m×0.9 m×1.2 m（縱向×橫向×步距）間距布置，并經專家評審通過后實施，由于支架可用于頂板的施工，因此拆除混凝土支撐后直接向上繼續搭設至標高。

3.5 施工要點控制

（1）基坑分層開挖時，應預留好兩側平臺，作為掛網錨噴及下一道支撐施工的平臺，待上一層支護工序全部完成后，才可將平臺挖除。挖土機械操作手需集中注意力，不受基坑寬的影響，時刻注意機械避免碰撞臨時立柱。

（2）鋼支撐安裝中，應做好連接螺栓擰緊確保支撐端頭同預埋鋼板或圍檁均勻接觸，并做好防止鋼支撐墜落的措施，嚴格按設計軸力預加，預加軸力時應在溫度處于當天氣溫平均溫度時施加。

（3）支架搭設前方案需經專家評審通過，管件及扣件材料符合規范及標準要求，搭設間距嚴格按方案實施，搭設后需經檢查驗收。

（4）施工用混凝土全部采用商品混凝土，需嚴格控制混凝土質量，檢查坍落度、和易性等指標符合設計及規范要求?；炷翝仓行璞ＷC振搗質量、澆筑后的混凝土養生。

（5）監控量測及時跟進，信息化指導施工，掌握基坑變形情況。

4 材料與設備

施工用材料及設備滿足基坑開挖、支撐施工（包括混凝土支撐施工及拆除、鋼支撐安裝及拆除）、主體結構施工（包括鋼筋、模板、混凝土施工）、施工監測等工藝要求（表1）。

主要物資材料為609、壁厚16 mm鋼管撐，鋼圍檁，不同規格尺寸的建筑鋼筋，不同強度等級的商品混凝土等，具體數量根據設計數量分批次進場。

5 質量控制

5.1 組織管理

加強施工技術管理，嚴格執行技術責任制，使施工管理標準化、規范化、程序化。認真熟悉施工圖紙，深入領會設計意圖，嚴格按照設計文件和圖紙施工，吃透設計文件和施工規范、驗收標準；施工人員嚴格掌握施工標準、質量檢查、驗收標準和工藝要求，并及時進行技術交底，在施工期間技術人員要跟班作業，發現問題及時解決。

5.2 人員管理

進場人員必須經過安全專項培訓，考試合格后，發準入證方可進行施工；特種作業人員必須經專業培訓后，執證上崗。

6 安全措施

（1）開挖基坑前，認真作好現場調查研究，了解施工區域內原有的地下建筑物、地下管線及其他影響正常開挖設施的分布情況。

（2）基坑周圍嚴禁超堆荷載，對施工車輛采取適當的隔離措施，并且基坑周邊需安裝密鋼絲網安全防護欄，防護欄高度不低于120 cm，底部采用膨脹螺栓固定在基礎上?？刂崎_挖速度使土體應力逐步釋放，有效控制基坑穩定。在開挖過程中應盡量控制減少對坑底原狀土的擾動，并采取措施防止碰撞支護結構

（3）鋼支撐要上掛下托，上端用鋼絲繩及膨脹螺栓固定在樁上，下部用三角形支架托住，三角形支架采用膨脹螺絲固定在圍護樁上，防止因松墜落，同時斜拋撐設置防滑措施。

（4）監控量測點的布設嚴格按照設計及規范要求，各項監測的時間間隔根據施工進度確定。當變形超過有關標準或監測結果變化速率較大時，應加密觀測次數。有事故征兆時，應連續監測。

7 效益分析

（1）寬大深基坑采取“先拉中槽，后兩側”的分層開挖方式，可有效利用機械，充分發揮機械效率，作業面不會出現無工作狀態，從施工進度及節約機械成本上有明顯的提高，尤其適合深度不是特別大的寬基坑。

（2）首道混凝土支撐拆除，利用主體結構頂板的滿堂支架作為工作平臺，支架搭設簡單，易于操作，避免獨立搭設支架進行支撐拆除，造成支架二次搭設的浪費。同時支架按方案要求的間距搭設后受力均勻、可靠，支撐分段切割后不會發生坍塌。支撐全部切割完成后一次性吊運出基坑外，避免起重吊機守在基坑旁等待吊裝，出現設備浪費現象。

（3）采用斜拋撐作為主體結構頂板施工時的臨時支撐，比較于直換撐，對滿堂支架搭設干擾小，且斜拋撐長度短，輕便易于安裝及拆除，施工進度快，節約投資且能保證基坑的安全穩定，綜合考慮成本費用及社會效益，規避了施工風險，確保施工安全，同時取得了良好的社會與經濟效益。

8 結束語

綜上所述，寬大深基坑施工技術利用先期的混凝土支撐及鋼管支撐，確保了基坑開挖中的穩定，利用后期的鋼管斜拋撐，確保了混凝土支撐拆除及主體頂板施工中的基坑穩定，實現了主體結構的封閉成型。在加快施工進度的同時保證了基坑的穩定及主體結構混凝土的質量，相關成果可為其他基坑施工安全管控工作提供借鑒與參考。

參考文獻

［1］ 丁世龍.土建基礎施工中深基坑支護施工技術的應用［J］.工程技術研究，2020，5（9）：51-52.

［2］ 于佳華.土建工程中的深基坑支護施工研究［J］.工程技術研究，2021，6（18）.

［3］ 李靜靜.建筑工程中深基坑支護施工方法分析［J］.北方建筑，2021，6（4）.

［4］ 陳鵬.深基坑支護技術在建筑施工中的應用［J］.四川水泥，2021，（5）.

［5］ 張國杰.建筑施工中深基坑支護的施工技術與管理［J］.住宅與房地產，2020，（36）.

［6］ 裴雅楠，郭兵超，郭盼.深基坑支護在施工技術中的應用［J］.中國建筑金屬結構，2021，（3）.