混凝土內支撐在深基坑支護設計中的運用

馮偉輝

廣東省地質局第三地質大隊 廣東 韶關 512026

城市化發展背景下的建筑工程數量逐步提升，其中大型建筑工程在城市內更加密集的建筑環境下也逐漸引用了更加前沿的混凝土內支撐的深基坑支護技術，從而促使支護結構呈現出更加良好的承載力效果。以廣東省某建筑工程為例，該工程占地面積約為4000m2，該建筑分為地上31層以及地下3層，建筑總面積為40402m2。地下3層主要為停車場以及地下室為梯形的規則建筑結構，應用框架剪力墻結構加以建設。以該工程為例，對施工中的深基坑混凝土內支撐支護體系設計進行研究分析，促使支撐體系具有最佳的安全系數則成為了當前建筑工程安全質量保障中的重要內容。

1 深基坑混凝土內支撐支護施工部署

1.1 工程概況

基于本文當中所提到的廣東省某商業建筑工程為例，該工程中應用混凝土內支撐深基坑支護技術的主要結構為地下室，則需要對該工程地下室結構的具體尺寸參數等進行調查研究。結合相關工程資料內容以及相關負責人對其進行實地測量，該工程的地下建筑最長139m的平面尺寸，并對支護施工面積進行測量，則實際面積約為2960m2，進行土方開挖過程中平均深挖深度達到11m。且通過現場勘探反饋結果來講，該工程具有相對較為狹窄的工作范圍，具有較深的基坑挖掘尺寸。

且根據地質勘探作業人員進行調查研究發現，該工程地下結構的地質結構相對較為復雜，從上至下包含著雜填土以及砂層等，該類土質結構為軟弱土層，自身承載力相對較差，其中經過測量，軟土地基最深處厚度達到7m。且該工程范圍內具有較為豐富的地下水，在局部地段的表層中淤泥相對較多。該商業建筑工程位于市中心，周圍具有較為復雜且密集的建筑群落，與游樂場、市民活動中心以及市政主干道等相鄰近[1]。根據該工程的具體情況，對基坑的安全等級進行研判，為一級標準，則如何在周圍既有建筑工程的基礎上保障安全施工建設以及深基坑施工則成為了該工程的重點問題。

1.2 混凝土內支撐體系設計

基于該工程的實際情況而言，由于在深基坑挖掘作業中的實際挖掘深度超過廣東省的深基坑施工管理規定，超過5m深度的深基坑支護作業則需要經過建筑安全的相關專家進行論證，從而獲得相應的施工計劃。因此在相關專家的集中研討下，最終為該工程確定了地下連續墻結合混凝土內支撐的復合型支護施工體系，該深基坑支護形式建立在專家論證的基礎上，通過試驗確認具有更為安全的施工表現。

因此在該工程中設計了厚度為900mm的地下連續墻，以深入到地坪以下16m的范圍展開設計，按照地面平面標高的-0.3m～-0.5m為誤差標準。隨后對鋼筋混凝土支撐梁進行設計，在-3.0m的標高位置，設置一道支撐梁，同時應用800mm×1000mm尺寸規格水平直撐鋼筋混凝土梁作為地下連續墻的支撐體。并應用鋼格構立柱作為支撐梁的支撐，使用C25等級的混凝土在坡面以及地面進行施工作業，而應用C30等級以上的混凝土施工于冠梁、腰梁等位置[2]。

該工程的深基坑支撐梁支護結構平面如圖1所示。

圖1 內支撐支護結構平面圖

該工程的深基坑支撐梁截面大樣如圖2所示。

圖2 支撐梁截面大樣圖

1.3 工程部署

隨后對該工程的支撐梁支護施工展開部署，首先應確定基坑支護以及土方開挖的順序。首先應對地下連續墻展開施工，隨后完成內支撐鋼格構立柱的樁基礎施工作業。進而對地下室結構按照-0.3～-3.3m的范圍展開土方開挖作業，隨后對地下連續墻的腰梁、內支撐梁展開施工作業。再次開挖，在地下室展開底板混凝土墊層施工作業，按照10cm的厚度進行施工，并使用砌筑方式對-11m以下的基坑展開外圍施工作業。

在本次工程的深基坑施工作業環節當中，為了能夠保障施工安全且在規定工期內完成施工作業，則需要對施工區段進行合理的劃分。根據深基坑施工中的一般要求來講，可創建兩個區域以及幾個不同階段的挖掘方式，如圖3所示，在平面結構上按照東區以及西區進行劃分，從而在橫向上按照上下的層次進行漸進式挖掘，確保每一階段的施工均得到合理的控制[3]。

圖3 深基坑混凝土內支撐支護施工區域劃分

2 土方開挖

根據上述階段已經形成了完整的施工部署，則可以開展階段性的土方開挖施工作業。按照橫向深度的上下兩個階段開始逐步開挖。按照兩個階段進行循序漸進施工作業，則能夠保障地下室結構安全，并避免工序相互交叉影響施工質量。

根據基礎設計，按照-0.8～-3.3m的范圍開展地下室土方第一階段的挖掘施工，從自然地坪的平面開始進行挖掘，在挖掘進程中進行動態化的監控，當檢測達到-3.3m的挖掘深度之后，需要對支撐梁以及地下連續墻腰梁展開鋼筋混凝土施工作業。

完成鋼筋混凝土施工之后，檢測支撐梁的強度等級，要求滿足85%以上的強度標準之后才能夠在地下室中開展第二階段的土方開挖施工作業。

最終挖掘深度應達到距離地下室底板10cm的位置，并且由人工對開挖到標高+30cm的范圍展開修整處理。

3 鋼格構立柱定位施工

3.1 鋼格構立柱定點

通過鋼格構立柱施工則能夠為超大環形梁提供穩定的豎向結構支撐。本階段的施工環節應當在基坑開挖之前完成，需要在立柱樁的樁孔中放置鋼格構立柱。

結合本工程的實際情況來講，選擇了800mm直徑的灌注樁，并設計了460mm斷面邊長的鋼格構立柱。一般性的工程樁基進行施工時需要在完成樁孔打造之后率先將鋼筋籠下放到樁孔中，隨后對立柱進行放置，而鋼格構立柱施工時要求與鋼筋籠完成同步放置[4]。

為保障在施工中形成更為穩定與可靠的下部連接效果，則對鋼格構立柱的放置深度進行了詳細設計，要求放置鋼格構立柱時的頂部應低于立柱樁頂平面3m以下。在確定鋼格構立柱連接灌注樁之后，對拌和好的混凝土進行澆筑，促使鋼格構立柱與之形成一體化的樁基。

在施工中應注意混凝土強度等級，在開挖基坑時應鑿除樁頂泛漿結構，確保樁頂的混凝土強度充分滿足鋼格構立柱的要求。如圖4所示。

圖4 灌注樁內鋼格構結構圖

3.2 檢測鋼格構立柱精度

按照設計要求在施工中對鋼格構立柱的定位精度進行檢測，確保控制其定位誤差，包括鋼格構立柱柱身傾斜、后期位移誤差等問題進行有效的控制，則能夠促使鋼格構立柱具有良好的承載力表現。

若產生基于定位誤差或是位移等問題，可能會造成鋼格構立柱難以按照原有的中心設計點位進行放置，與設計不符，則會對其承載力產生影響，造成一定的質量問題。因此在施工中嚴格控制鋼格構立柱的重心偏差問題，嚴格監控定位精度，根據受壓構件的施工偏心影響對鋼格構立柱的允許偏差范圍進行計算。同時對鋼格構的立柱垂直度進行控制，按照H/200進行驗算，其中H表示為鋼格構立柱的高度尺寸[5]。

3.3 拆除鋼格構立柱

在全部拆除水平支撐后對鋼格構加以割除。穿過地下室基礎底板，可能會成為地下水上涌通道，為了避免地下室漏水，本次施工中加焊止水鋼板，在立柱構件周圍進行防護，達到良好的防水作用。止水鋼板安裝施工示意圖如圖5所示。

圖5 地下室止水鋼板安裝施工圖

4 內支撐支護作業

在進行基坑挖掘作業后，當深度達到支撐梁下10cm的范圍之后，需要及時由施工人員對梁底地面展開清理。確保表層干燥清潔，進而對混凝土墊層進行振搗。在本次工程中，使用C15強度等級的混凝土按照100mm的墊層厚度進行施工，且按照梁邊每側增加15cm的寬度對墊層寬度進行設定。使用振搗棒由人工進行振搗，振搗時間應滿足30min以上，觀察混凝土無明顯氣泡翻涌情況則可以結束振搗作業。最后等混凝土干燥檢測墊層強度，符合要求后進行現場放樣處理，經過復核確認梁位無誤，為大圓環支撐梁提供底模。

完成梁位復核之后，需要及時安裝綁扎大圓環梁以及支承鋼筋。為了形成更加便利的施工條件，需要在施工現場完成鋼筋的加工處理。由于在超大環形內支撐的施工中涉及到較為復雜多樣的鋼筋梁類型，且間距相對較為密集，為了促使圓環梁主筋的弧度保持與設計參數相一致，則在施工中首先應當在地面對大樣進行放樣處理，進而在完成母樣制作之后可對圓環梁的大梁主筋進行制作，確保鋼筋具有良好的加工制作質量。隨后連接圓環梁鋼筋，根據設計要求應選擇擠壓直螺紋進行處理。

綁扎鋼筋梁，對側模板進行安裝，使用18mm厚度的膠合板作為側模板，并選擇直徑為16mm的螺栓與80×80mm的木枋進行固定拉結。完成外側模板安裝之后，澆搗支撐梁混凝土前3d應對模板持續澆水濕潤，但注意水量，避免積水。從東到西分別展開澆筑作業，要求一次成型。本次澆筑混凝土體積較大，具有較明顯的水熱化現象，為保障質量，應當做好分層澆筑，嚴格管理混凝土配合比、澆筑順序以及振搗質量。養護7d后進行拆模，拆模后檢測承載力、穩定性以及變形現象。

5 拆除支撐梁

根據工程中支撐梁支護設計要求，應在完成-1層板施工之后可拆除支撐梁。由于工程量較大，且拆除難度較高，應選擇專業爆破機構負責處理。

6 結論

通過采取以上技術與措施進行處理，發現在該項目支護施工中，利用混凝土內支撐深基坑支護技術具有更加顯著的應用價值，獲得了更加安全的施工效果，避免對周圍密集建筑群產生影響。在該施工技術下的施工部署、土方開挖、鋼格構立柱、支撐梁以及拆除作業措施設計，對今后同類地質條件施工，具有重要參考價值。