軟土地區深基坑拆換撐施工技術研究

狄春鋒

（中鐵建設集團有限公司，北京 100043）

0 引言

深基坑工程換撐指的是將內支撐拆除后，讓其原始圍護樁所受的應力傳遞給其他受力構件，從而保證穩定性。目前在各種復雜環境下的深基坑施工技術已經十分成熟，多位學者[1-4]從圍護體系的選擇、基坑開挖方法的研究、基坑降水、深基坑內的多層內支撐換撐、拆撐方案進行對比分析，對深基坑開挖的工期控制、基坑變形控制、周邊環境保護、施工方法等進行了一系列分析研究。但在軟土地區尤其是臨近隧道地區進行深基坑工程施工時，如果拆換撐施工技術措施不到位，可能會導致基坑變形，不僅涉及到基坑本身的穩定和安全，還會對周邊環境產生一定影響。某深基坑工程項目為了保證工期的同時有效控制基坑變形，選擇了“跳倉開挖”施工方法，為了加快挖土效率并減少卸土導致的基坑變形，對基坑的支護及拆換撐施工工藝及施工效果進行總結分析，以期為同類型工程提供參考。

1 工程概況

珠三角地區某住宅小區占地面積18542.4m2，地上建筑面積為55247.28m2，主要有4 棟高層住宅樓，同時緊鄰隧道。地下建筑面積為16023.85m2，共有地下二層，一層地下室基坑開挖深度約為4~6m，二層地下室開挖深度約8~9m。

該工程具有不良地質條件。依據巖土工程勘察報告，在本場地的基坑范圍內，各巖土層的分布如下：自上而下依次為淤泥、黏土、粉質土，均屬于珠三角地區典型的軟弱土，具有高含水量、大孔隙比、低強度、高壓縮性等不利工程地質特性，總厚度達9m。根據表1 中的巖土力學參數可知此工程的基坑軟土層相對較厚，累計淤泥質土層厚度達9m，而相對較硬的土層埋深約為30m。在坑底以上，存在飽和軟土層，其水平側向壓力相當大。此外，基坑底部是灰色淤泥質黏土。在軟土的不良特性下，基坑開挖后，圍護結構的變形會比較顯著，對周邊環境的影響也會較大。

表1 巖土力學參數表

2 支護方案

該項目采用分階段施工的方式，首先進行地下一層基坑的施工，待地下一層地塊底板完成后，再開展地下二層基坑的施工。在地下一層基坑施工中，使用Φ 800mm、間距1000mm 的鉆孔灌注樁，以及Φ850mm、間距600mm 的三軸水泥土攪拌樁，并配置了一道水平支撐。地下二層基坑施工采用Φ900mm、間距1100mm 的鉆孔灌注樁（在臨邊深坑區域采用Φ950mm、間距1150mm），結合Φ850mm、間距600mm 的三軸水泥土攪拌樁，并增設兩道水平支撐。

對于基坑二層地下室區域，設置第二道支撐，一端支撐地下一層區域結構底板，另一端支撐二層圍護混凝土圍檁上。為實現施工±0m 及以上主體結構，需要先拆除1#、2#、3#、4# 4 棟主樓的第1 道支撐。此工程主體結構過多，拆除速度過慢，會難以滿足工期進度。

3 基坑“跳倉”開挖施工技術應用

該項目選擇“跳倉法”進行土方開挖，有效解決超長地下室土方開挖導致的變形過大和單次開挖深度過深的問題，跳倉分區開挖可以有效縮短基坑開挖跨度，確保了基坑開挖和環境的安全，同時提高施工進度[1]。基于相關設計圖紙，將整個基坑劃分為A、B兩個區域，如圖1 所示。A 區分為7 個分區，分別為A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7；B 區分為9 個分區，即B1-A、B1-B、B2-A、B2-B、B2、B3、B4、B6、B7。按照挖土流程，采用跳倉開挖方式，先施工A 區，待A 區B1 板完成后再施工B區。基坑開挖到底時，需立即進行素混凝土墊層的澆筑，確保將澆筑范圍延伸至基坑邊緣，以避免坑底墊層的暴露面積超過200m2，并確保暴露時間不超過24h。對應的基礎底板應在15d 內分塊完成澆筑，以防止坑底墊層暴露時間過長。

圖1 跳倉法開挖分區示意

第一層土方開挖階段，A 區基坑面積為10700m2，B區為6500m2，挖掘深度1.3m，土方的運輸路使用鋼板在基坑內鋪設，進行第一道支撐同步施工。進行第二層土方的開挖，A 區深度為4.60m，B 區為5.25m。先在A區開挖至B1 板底標高，待B1 板達到設計強度后，再開挖B 區，使第二道混凝土支撐與開挖同步施工。需要在B 區的第二道支撐達到設計強度后才能進行第三層開挖，其開挖方式為隨著土方的出土方向進行跳躍式開挖，開挖深度為3.25m。

4 基坑拆換撐方案及優化措施

4.1 基坑拆換撐措施的優化

4.1.1 基坑換撐方案的優化

根據原先設計要求，需在地下一層底板及換撐結構全部形成后，在二層底板開挖至坑底后，向上施工直至B 區地下一層板達到強度后才能拆除第一道支撐，該項目主體結構較多，均需在拆除第一道支撐后才能進行地上主體結構的施工，這導致拆除施工速度較慢，影響施工進度。此處進行局部優化，通過將“結構后拆撐”轉變為“拆撐后結構”。將地下室結構與內支撐拆除的工作交叉進行以便于施工組織；增設施工縫，讓施工進度不受拆撐和裙樓施工的影響；換成結構加強，對影響到各棟主樓內的第一道支撐可以進行拆除；拆換撐過程中加強監測，主要對開挖深度較深的西南角及靠近隧道位置增設變形監測點，并提高監測頻率。

4.1.2 內支撐梁拆除流程的優化

編制拆除方案，并確保方案符合法規和標準，獲得審批通過。提前準備支撐設備，并在支撐梁上進行標線和切割，剔鑿露出梁上的角部主筋。安裝支撐以支持拆卸工作，并使用繩鋸進行切割，特別注意保留支撐梁角的主筋以確保結構完整。叉車提前準備就位，用于切割梁角主筋后的平面倒運，隨后使用吊車起吊并搬運支撐梁至運輸工具進行外運。對拆除后的支撐梁進行破碎回收，分離鋼筋和混凝土碎塊，以實現資源的再利用。這一優化后的操作流程提高了拆除效率、確保安全操作，并最大程度地利用資源。

4.1.3 拆撐現場施工措施優化

施工現場首先要確保電源和水源暢通。在支撐梁和腰梁上劃分切割線，并在腰梁交界處設置不小于直徑108mm 的通孔，以便穿鏈條。經總包單位核查后方可進行拆撐。將切割機器放置在梁或樓板上，穿好鏈條并連接液壓鉗，調節水流大小。確保每段支撐切割時先割中間后兩側，首吊塊切割成斜邊，以便叉車抬舉轉運。在局部洞口上方支撐梁采用鋼管架搭設臨時支撐時，拉設鋼絲繩增加穩定性，施工人員懸掛安全帶在支撐梁上施工。在鑿除混凝土保護層后，預留兩端鋼筋，切割完成后，叉車轉運時再用氧氣槍燒斷預留的鋼筋，1m以下的結構樓板無需保留鋼筋。

4.2 臨時支撐技術的應用

采用搭設枕木支撐體系。當拆除支撐梁構件距離下部樓板較短(一般<600mm)時，使用搭設馬鐙或鋼管架的臨時支撐措施成本較高。在這種情況下，建議采用搭設枕木支撐體系。具體做法是在每塊梁下設置2處位置作為枕木墊置支撐點，距離切割線邊緣約300～400mm。枕木的尺寸為1200mm×220mm×200mm，墊置3 塊枕木高度為600mm，剩余的縫隙則可以使用小木方條或木模板將其填充，直至支撐梁底[2]。

使用槽鋼馬鐙進行臨時支撐。此槽鋼馬鐙由上橫梁、中橫梁、下橫梁、縱梁以及兩側的八字立柱組成。為了符合搭設的高度要求，需根據規格確定各個部分的長度，一般來說，馬鐙的高度通常設置為距離樓板高度減去100~200mm。使用木方條將縫隙填死至梁底，以確保支撐的穩固。槽鋼馬鐙可以在現場內或外部提前焊接成整體。在高度超過2m 時，禁止使用鋼馬鐙進行支撐。支撐梁應放置在槽鋼馬鐙托架上，根據分段切割的長度合理確定馬鐙的數量。一般來說，每塊支撐梁至少應放置2 個馬鐙，而且馬鐙之間的距離應在切割位置邊緣的300~400mm范圍內。

4.3 提高拆換撐安全性的措施

采用換撐剪力墻進行支撐。其中墻體為梯形界面，并對原有的鋼格構柱支撐進行外包，增大尺寸，要與換撐剪力墻同時澆筑；對原有支撐結構局部加固，采用加大截面的環向支撐，并對穿支撐進行加固；梁的鋼筋綁扎過程中，梁的徑向方向縱筋采用植筋的形式，環向梁上排筋運用對穿柱，下排筋采用植筋。在加固過程中，使用鋼筋探測儀標記柱縱筋位置，通過水鉆避開縱筋進行取孔，并使用結構膠封堵孔洞。

4.4 基坑監測

軟土地區的基坑工程施工，必須按規范要求對土方開挖和基坑支護過程進行監測，監測結果是指導基坑開挖施工的重要依據，可有效預防施工過程中安全事故發生。在該項目換撐和拆撐過程中，對開挖較深的西南角和近隧道位置圍護結構頂部設置變形監測點和側斜監測點。部分冠梁頂部沉降監測點如圖2 所示，其監測數據如圖3 所示。由圖可知，基坑變形相對穩定，且累計沉降量在規定范圍內。

圖2 部分冠梁頂部沉降監測點

圖3 基坑冠梁頂部沉降觀察點歷時典型曲線

5 結束語

綜上所述，深基坑拆撐施工存在較大難度和危險性，需經過計算分析制定科學合理的施工方案，才能確保關鍵技術應用的有效性和可靠性。本文以軟土地區深基坑工程為案例進行研究，通過采用土方跳倉開挖、基坑支撐換撐施工流程及技術措施的優化，同時采用多種臨時支撐措施，確保拆換撐施工過程的安全穩定性。根據基坑監測數據顯示，基坑變形在可控范圍內，基坑換撐過程中的穩定性滿足要求。