霍章羅

摘 要： 本文選擇了某高層建筑工程作為研究對象，并就深基坑工程支護(hù)方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、深基坑內(nèi)支撐支護(hù)施工工藝的具體應(yīng)用開展了詳細(xì)論述，希望論述內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞： 建筑工程;深基坑;內(nèi)支撐支護(hù)

【中圖分類號】TU198 ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0111-02

受城市化進(jìn)程不斷加快影響，近年來我國各地興建了大量高層建筑，城市地下空間開發(fā)的受關(guān)注程度也不斷增強(qiáng)，這些就使得深基坑工程大量涌現(xiàn)。

1 工程概況

某高層建筑地上30層、地下4層，地下高度為17.80m、基坑開挖深度為18.50m，屬于典型的框筒結(jié)構(gòu)，單軸力300000kN。工程所在場區(qū)地形平坦，位于濱海平原地貌單元，第四系發(fā)育，場區(qū)地下水主要補(bǔ)給來源為大氣降水，勘察期間地下水穩(wěn)定水位埋深、水位標(biāo)高分別為2.80～3.20m與2.0～2.4m，當(dāng)?shù)啬晁蛔兎幱?.0m左右。

2 深基坑工程支護(hù)方案選擇

2.1 工程分析。該高層建筑基坑周圍建筑物密集，且東、南、西側(cè)均存在多層建筑物，建筑物大多為4層或7層磚混結(jié)構(gòu)，距離地紅線最近處僅為1.42m，基坑的北側(cè)為市政管線和道路，且周圍存在管網(wǎng)錯綜復(fù)雜、距離基坑較近特點(diǎn)，最近的管線距離基坑的距離僅為0.2m，這就對深基坑工程支護(hù)的安全性提出了較高要求。表1為基坑所處地層參數(shù)，結(jié)合該表即可更深入了解研究對象高層建筑的深基坑工程，并初步明確深基坑工程支護(hù)方案的具體選擇[1]。

2.2 支護(hù)方案選擇。結(jié)合工程概況和基坑實(shí)際參數(shù)，初步選定了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘墻結(jié)構(gòu)、排樁內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)三種支護(hù)方案，三種方案的主要內(nèi)容和特點(diǎn)如下：（1）樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。該支護(hù)結(jié)構(gòu)由錨固體系和排樁結(jié)構(gòu)體系兩部分組成，可用于一般的大型較深基坑，適用于較為密實(shí)的粉土、砂土以及硬塑至堅塑粘性土地層，也可以用于巖層，但無法用于軟粘土地基，在條件許可下?lián)碛休^強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性屬于其優(yōu)勢。值得注意的是，如基坑周圍存在不允許損壞的地下埋設(shè)物，應(yīng)謹(jǐn)慎采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。（2）土釘墻結(jié)構(gòu)。作為常見的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，土釘墻結(jié)構(gòu)的原理可概括為通過在基坑邊坡中設(shè)置土釘形成的加筋土重力式擋墻起到擋土作用。結(jié)合相關(guān)實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，土釘墻結(jié)構(gòu)較為適用于地下水位以上的非松散砂土、卵石土、雜填土、粉土、粘性土，但不適用于淤泥質(zhì)土，且在未經(jīng)降水處理地下水位以下的上層地基中也無法較好發(fā)揮自身優(yōu)勢。總的來說，設(shè)備簡單、工程造價低、無需單獨(dú)占用場地屬于土釘墻結(jié)構(gòu)具備的優(yōu)勢，但其使用期限一般不能超過18個月，且支護(hù)基坑深度一般情況下無法超過12m。（3）排樁內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由內(nèi)支撐體系與排樁體系兩部分組成，其中內(nèi)支撐體系能夠?yàn)榕艠扼w系提供充足、穩(wěn)定的支撐力，而排樁體系能夠防止地下水滲漏且對外擋住邊坡土體，二者由此實(shí)現(xiàn)了高水平的配合，這也使得排樁內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)可較好適用于各類基坑深度和土層，對周圍環(huán)境影響小、施工質(zhì)量易控制屬于排樁內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，但其同時也存在影響開挖、造價較高的缺點(diǎn)，這類缺點(diǎn)對排樁內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)帶來的負(fù)面影響必須得到重視[2]。

綜合上述分析不難發(fā)現(xiàn)，本文研究的高層建筑基坑工程存在較厚的淤泥質(zhì)土層，這使得土層的穩(wěn)定性較差，因此土釘墻結(jié)構(gòu)無法較好滿足基坑支護(hù)需要;由于基坑工程周圍的管線較多且距離基坑較近，這就使得錨桿的設(shè)置難度較大，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將面臨較高施工難度，因此該支護(hù)方案仍無法較好滿足基坑工程需要;排樁內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)雖然存在施工難度與造價均較高的特點(diǎn)，但相較于樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，其擁有相對較低的施工難度并能夠更好保證基坑開挖安全，且同時對周圍環(huán)境的影響較小，因此工程最終選擇了排樁內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)用于深基坑支護(hù)，建筑工程深基坑施工安全性由此得到了較好保障。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

3.1 施工工況分析。該高層建筑的基坑開挖深度為206m，采用排樁內(nèi)支撐支護(hù)方案、單排鉆孔灌注樁維護(hù)結(jié)構(gòu)，樁徑、樁間距分別為1200mm與1500mm，選用樁徑為800mm的高壓旋噴樁作為止水帷幕。采用四道現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐，第一道內(nèi)支撐的圍囹?yàn)闃俄斕幀F(xiàn)澆圈梁，第二、三、四道內(nèi)支撐處做現(xiàn)澆鋼筋混凝土腰梁，具體施工工況為：（1）工況一。基坑開挖至3m。（2）工況二。設(shè)置第一道支撐，基坑開挖至9m。（3）工況三。設(shè)置第二道支撐，基坑開挖至12m。（4）工況四。設(shè)置第三道支撐，基坑開挖至基坑底部17m。（5）工況五。設(shè)置第四道支撐，開挖至基坑底部20.6m。

3.2 排樁體系優(yōu)化設(shè)計。以基坑?xùn)|側(cè)B-B剖面為例開展排樁體系結(jié)構(gòu)計算，可得出圖1所示排樁計算簡圖，由此開展土壓力計算、排樁內(nèi)力計算，即可求得各工況下墻上彎矩并作出彎矩包絡(luò)圖，最終得出了表2所示的排樁體系設(shè)計參數(shù)。

3.3 內(nèi)支撐體系優(yōu)化設(shè)計。采用有限元分析軟件SAP2000分析不同約束的多種工況，即可得出最不利內(nèi)力組合，該組合可作為支撐截面設(shè)計的依據(jù)。由于整個支撐系統(tǒng)由立柱和四道平面支撐構(gòu)成，且其中每道支撐包括支撐桿、腰梁、環(huán)梁，考慮到不同地質(zhì)剖面下計算得出的支撐系統(tǒng)需提供支護(hù)抗力存在顯著不同，支撐系統(tǒng)的設(shè)計需要基于所需最大支護(hù)抗力計算，因此第一、二道支撐取353kN/m，而第三、四道支撐則取571kN/m，基坑外側(cè)的被動土壓力負(fù)責(zé)支護(hù)抗力較小側(cè)平衡，圖2為內(nèi)支撐體系計算簡圖，由此可基于不同的約束條件通過分四種不同支撐條件分析支撐體系，包括x向兩鉸、兩鄰邊固定1、兩鄰邊固定2、全鉸，具體指沿X方向在環(huán)梁的兩端設(shè)置固定支座、將支撐體系的南側(cè)與西側(cè)的支座設(shè)置為固定支座、將支撐體系的北側(cè)與東側(cè)的支座設(shè)置為固定支座、將環(huán)梁的約束全部設(shè)置為固定支座[3]。

結(jié)合計算，可最終得出四道鋼筋混凝土內(nèi)支撐各主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面幾何尺寸，具體計算結(jié)果如表3所示，由此即可明確施工路徑。

4 深基坑內(nèi)支撐支護(hù)施工工藝的具體應(yīng)用

4.1 土方開挖。結(jié)合上述分析與設(shè)計，施工單位采用了放坡開挖的施工方式，考慮到淤泥質(zhì)土的摩擦角與黏聚力較小，且較為容易出現(xiàn)滑動，采用了適當(dāng)增加坡度系數(shù)的施工方式，而為了進(jìn)一步提高土體的穩(wěn)定性，施工單位還采用了一定補(bǔ)充措施。具體來說，施工單位在開挖平臺的水平方向上放置了垂直于挖機(jī)行駛方向的φ90mm@200mm木樁，由此土體松軟可能引發(fā)的挖機(jī)沉陷或傾覆文體得以避免，而在角撐部位開挖土方后，為增加立柱之間整體穩(wěn)定性，施工單位及時焊接了角撐下立柱之間的鋼結(jié)構(gòu)剪刀撐，挖機(jī)碰撞、土體擠壓可能引發(fā)的立柱失穩(wěn)現(xiàn)象由此得以避免。

4.2 鉆孔灌注樁施工。在鉆孔灌注樁的施工中，施工單位采用了正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔的施工方式，人工造漿與孔內(nèi)原土自然造漿相結(jié)合護(hù)壁，水下混凝土成樁則采用導(dǎo)管回頂法灌注，為了避免施工過程中出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，還采用了埋深處理護(hù)筒的方式。作為樁基施工的關(guān)鍵工序，施工單位在水下混凝土灌注層面投入了較高關(guān)注，施工采用了C30強(qiáng)度的混凝土，并保證了水下混凝土灌注的連續(xù)性，施工過程以孔內(nèi)混凝土面上升高度作為導(dǎo)管提升的依據(jù)，最終逐步提升導(dǎo)管并將其埋深控制在2～6m范圍內(nèi)，鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量得到了較好保障。

4.3 高壓旋噴樁施工。高壓旋噴樁施工采用了新二管雙高壓旋噴法，相較于傳統(tǒng)的老二管法，新二管雙高壓旋噴法具備較強(qiáng)的射流破碎能力，這使得應(yīng)用該方法的施工大大提升了地層內(nèi)的細(xì)顆粒置換力度，三管法施工可能出現(xiàn)的高壓水稀釋問題也得以避免。同時，采用工程鉆機(jī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)開展鉆孔施工，鉆頭為硬質(zhì)合金鉆頭，為保證高壓旋噴樁施工質(zhì)量且鉆頭順利下入噴射管，施工單位嚴(yán)格控制了鉆孔孔徑，使其大于噴射管外徑20mm以上。值得注意的是，施工過程還采用了做一跳十跳槽施工，為避免施工造成基坑周邊管線的破壞，施工單位重點(diǎn)控制了施工壓力，這同樣需要得到重視。

4.4 降水井施工。雖然原則上明排即可滿足施工要求，但為了避免土方開挖作業(yè)施工的開展受到影響、減小深基坑施工面臨的安全隱患，施工單位采用了深井降水，基坑共布設(shè)5口管井、10口深井?？紤]到基坑內(nèi)的抽水量較多，為避免出現(xiàn)坑外地面沉降問題，施工單位針對性的選用了回灌技術(shù)，并同時采用了放慢降水速度、確保井點(diǎn)管周圍砂濾層厚度的施工方式，輔以加長井點(diǎn)管、提高施工質(zhì)量、減緩降水速度，降水井得以較好滿足深基坑施工需要。

結(jié)論：

綜上所述，建筑工程深基坑內(nèi)支撐支護(hù)施工工藝具備較高應(yīng)用價值，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的土方開挖、鉆孔灌注樁施工、高壓旋噴樁施工、降水井施工等內(nèi)容，則提供了可行性較高的深基坑內(nèi)支撐支護(hù)施工路徑。為了更好滿足深基坑施工需要，基于地形地質(zhì)情況、基坑周圍環(huán)境、施工溫度等因素開展的更深入分析必須得到重視，由此選擇更為科學(xué)、合理的支護(hù)方式方可進(jìn)一步提升施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉偉.建筑工程深基坑內(nèi)支撐支護(hù)施工工藝探究[J].低碳世界，2019（17）：128-129.

[2] 商鈺.淺談建筑工程深基坑內(nèi)支撐支護(hù)施工工藝[J].居業(yè)，2017（05）：96-97.

[3] 羅招雄.內(nèi)支撐支護(hù)在深基坑工程中的應(yīng)用[J].價值工程，2018，34（19）：142-143.