建筑工程深基坑施工中组合支护技术的应用分析

王宏伟

（中冶南方（武汉）置业有限公司 湖北武汉 430223）

前言

深基坑支护是指为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施。深基坑的作业位置较深（大于5m），或者施工地点环境复杂，应用常规支护方式可能难以满足作业要求，因此一些组合支护技术得到重视、提出，这些技术有利于保证深基坑施工的安全性，针对相关支护要点、技术应用等内容展开分析，具有较为突出的现实意义。

1 建筑工程深基坑施工支护要点

1.1 稳定性

稳定性是建筑工程深基坑支护的基本要求，深基坑施工会造成对周边土体的扰动，当这种扰动超过土地能够承受的极限，就会造成土体的松动、位移，通过支护技术可以实现力的分散、传导，并阻挡基坑边缘土体活动。如果施工地点情况较为复杂，支护技术的应用可以实现有效保护。如地下室位置施工，周边存在老化建筑、管网，施工过程中，大型器械带来的震动可能导致老化建筑地下部分、近地部分被破坏，也可能影响管网工作，使管网周围力平衡被打破。应用支护技术能够降低施工对周边环境的影响，保证力学方面的稳定性。

1.2 安全性

深基坑施工的特点突出，一旦出现事故，造成的经济损失和人员伤亡也相对较大。研究人员收集并分析了我国近年来深基坑施工事故情况，数据如表1所示。

表1 深基坑施工事故情况

结合表1数据可以发现，近年来我国深基坑施工事故发生率正逐渐降低，但人员伤亡依然在1人以上，且经济损失没有得到有效控制。强调组合支护技术的应用，有助于提升施工作业安全性。在文献资料中，研究人员发现，应用组合支护技术的744例工程中，事故发生数为4起，占比0.5%；没有应用组合支护技术的514例工程中，事故发生数为11起，占比2.1%，差异十分明显，这也要求进一步在深基坑施工作业中强调安全性[1]。

1.3 范围性

范围性是指在深基坑施工过程中，通过合理应用组合支护技术保证深基坑范围均能得到保护，提升对施工作业的总体保护作用。早在19世纪，德国学者就针对基坑施工的安全性进行过分析，进入20世纪后，随着建筑技术的持续优化，更多学者开始进行深基坑防护工作研究，在美国学者威廉姆斯（Williams）的研究中，应用支护结构（威廉姆斯使用的是木结构）、且改变组合方式的情况下，深基坑的范围性防护效果能够明显提升，如果使用金属结构，这种范围性还可以进一步得到优化[2]。考虑到深基坑施工的危险性，当前施工支护的防护范围多借由组合式支护结构作为保证，以重复性的小结构应对固定范围内的力学变化，并将其传导至地下部分，如图1中所示为某大型工程深基坑施工作业的支护结构，其重复性明显，且依靠三角形结构和弧面设计实现结构稳定和便捷的传力。

图1 深基坑施工作业的支护结构

2 建筑工程深基坑施工中常见支护技术以及组合支护技术

2.1 常见支护技术

结合一般工作资料可以发现，目前建筑工程深基坑施工中常见支护技术包括排桩支护、连续墙支护、水泥挡土墙支护、自立式支护、喷锚支护、水平支撑以及组合支护等多种形式。以排桩支护为例，排桩支护通常由支护桩、支撑及防渗帷幕等组成，将能够起到承重作用的桩体均衡排布在深基坑周围，承受基坑边缘土体扩散、位移产生的力，维持基坑力学方面的稳定，避免出现安全问题。组合支护是对不同支护形式的联合应用，可以综合发挥不同支护形式的优势，提升支护效果。

2.2 自立式支护技术

自立式支护强调应用刚性条件较为理想的结构提升支档、加固与保护水平。以挡墙作为主要结构，控制深基坑周边的土体移动，实现力平衡。2015年7月，辽宁省大连市某地进行商民两用建筑建设，使用自立式支护技术作为核心进行组合支护。该次施工基坑深度为7.7m，地下水水位距离基坑底部1.9m，设计挡墙厚度0.52m，以硅酸盐水泥和细骨料作为主要材料进行挡墙建设，以挡墙作为支护结构主体，为避免出现渗水问题，所有挡板之间缝隙距离进行严格控制，应用复合胶体进行大空隙的封堵。挡墙建设完成后，组合应用支撑构件作为支护体系。支护设施建设共进行17d，满足施工工期要求，且造价较预算额降低2.2%，效果良好[3]。

2.3 桩锚支护技术

桩锚支护技术要求地基基础条件较为理想、土质致密，软土环境下不适宜应用桩锚支护技术。桩锚支护技术的构造形式较为简单，将受拉杆件的一端固定在开挖基坑的稳定地层中，另一端与围护桩相联，依靠围护桩进行传力、导力，保证维护结构的稳定。在应用桩锚支护技术时，要求对施工地点基本情况进行测定，如果软土层厚度不超过1.2m，且场地土层条件不复杂，基本属于同类土壤，可以应用桩锚支护技术。

施工作业开始前，还应对水平位置和垂直位置进行测量和标注，保证支护结构与基坑底部的夹角在20～45°之间，如果基坑边缘整体长度超过140m，或者单一边长超过40m，应考虑锚杆轴向抗拔力问题，需将其控制在700～800kN之间。

2.4 喷锚支护技术

喷锚支护技术多用于地下水水位异常、人工填土、粘性土、弱胶结砂土环境，构造形式上，该技术强调将混凝土、锚杆、围岩通过技术性手段连为一个整体，一般先进行混凝土喷层建设，之后建立锚杆支护系统，使混凝土的刚性优势、锚杆的导力优势得到同步发挥，借此提升整体支护效果。施工作业开始前，首先要求对施工场地进行测量，如果基坑深度大于12m，应逐层进行混凝土喷层建设，并确保喷层厚度满足锚杆使用要求，一般喷层厚度不低于4～5cm，完成初步建设后，还应测定支护效果，尤其是锚杆的导力性能。由于喷锚支护对操作场地的要求不高，工程造价相对较低。

3 建筑工程深基坑施工中组合支护技术的应用实例

3.1 工程概况

2013年9月，湖北省武汉市某地进行深基坑施工，建设单位为中冶南方（武汉）置业有限公司，建筑范围较大，基坑设计深度为9m，由于当地水网发达，地下水存在上溢可能，常规支护手段应用效果有限。施工单位根据建设地点基本状况，拟定应用桩锚支护技术、自立式支护技术、喷锚支护技术组合的方式保证支护成效。

3.2 应用过程与结果

施工作业开始前，技术人员拟定了总体方案，先进行自立式支护施工，建设了厚度为25cm的挡墙，之后以锚杆支护与挡墙实现连接，通过锚杆进行导力，分散挡墙承受的直接荷载，最后进行喷锚支护，混凝土喷层分为两个层次：①层次高6.1m，平均厚度5cm；②层次高2.9m，平均厚度4cm。施工所用锚杆为钢合金材质，具备良好的导力性能和延伸性，抗压强度28MPa，满足设计要求。深基坑施工在此条件下具体开展，持续1个月零6天，期间技术人员收集了相关数据情况，结果如表2所示。

结果上看，本次施工如期完成，组合支护技术应用效果良好。

4 总结

综上，建筑工程深基坑施工中，组合支护技术的应用效果突出，应给予重视和推广。深基坑施工带有一定特殊性，要求实现稳定性、安全性，并发挥范围性作用，在此要求下，目前常用的组合支护技术包括自立式支护、桩锚支护、喷锚支护三种，这三种技术具有各自的优劣势，且适用范围上也存在差异，实例分析证明了上述理论的价值。后续工作中，可结合实际需要具体选取支护技术。