大直径圆环支撑基坑建筑的施工技术

2018-11-02黄凤祥

中华建设 2018年10期

黄凤祥

近几年，我国经济发展迅速，越来越多的建筑单位开始发展地下工程，其中最常见的地下工程为深基坑施工。目前为了充分利用土地资源，在很多建筑工程中，地下室至少会修建2层，有一些施工技术相对成熟的，还会将地下室修建成4、5层，像上海、北京这些居住人口比较多的城市，建筑单位对深基坑工程花费的时间、精力、金钱均比上部结构要多。深基坑工程在实施过程中常遇到的问题是周围的土体会发生位移，附近的建筑物还会出现沉降等情况，严重时还会导致房屋出现裂缝。文章讲述的大直径圆环支撑方法能有效地解决坑基变形的问题，且这种施工方法因为其独特的挖掘方式，可以加快施工速度。该支撑方法已经在实际施工过程中得到了应用，其优势也在施工过程中得到验证。

一、工程简介

本次工程的建筑是3栋4层的商业住房与1栋38层的办公楼，总的建筑面积为105595.0m2，上层结构的面积为76072.7m2，地下基坑建筑面积为29523.0m2，建筑单位在施工过程中使用了大直径圆环支撑方法。

本工程的基坑是较大的一类，归属于一级基坑。该建筑场地周边有许多居民楼，在基坑施工过程中，一旦不小心就会触碰到地下设施，会对居民的生活造成影响，因此，采用的基坑支护方案和施工组织设计方案，均要注意保护周边居民的生活设施，力求避免发生损伤事件，杜绝发生破坏事故。

二、大直径圆环支撑的设置方式

基坑的面积和开挖深度较大，基坑的形状比较规则，接近矩形形状。因为周边为年份较久的居民楼，地下情况不明，水文地质环境复杂。为避免出现不可预料的状况，甚至发生纠纷，基坑支护方案采用大直径圆环内支撑方式，尽量减少基坑施工对周边环境的影响。大直径圆环内支撑方式基坑支护结构主要包括有：大直径内支撑圆环梁、基坑边排桩、辅助支撑梁、支撑立柱等。大直径圆环内径72m，圆环梁截面900×2000mm，设计轴压力为20000kN；辅助支撑梁截面800×800mm；周边排桩是钻孔灌注桩，1000mm的直径，需要有300MN/m2的刚度，＜20mm的水平变形；立柱为钢格构柱。下文为大直径内支撑圆环梁的施工经验总结。

三、工艺大致流程及操作注意事项

1.工艺原理

工程项目基坑支护核心部位是大直径圆环梁，其修建方式会影响自身的抗压能力，进而影响整个基坑支护支撑体系的性能。因此，在施工过程中，要注意圆环梁底面控制和挖掘操作方式。

圆环梁底面控制的目的是要保证构件受力符合力学计算模型，防止发生意外。用机械将土方整体开挖至接近圆环梁底面，人工开挖修整出圆环梁底槽，打水平进行检查，以保证梁底的平整度。然后做混凝土垫层，安装模板、钢筋，浇筑混凝土，按设计要求养护。

圆环梁混凝土的养护期龄达到设计要求后，往下基坑开挖宜从梁的两侧同时展开，并让整个基坑面基本同时下降，直至下一层圆环工作面。这样做的目的是让每一个部件同时起作用，圆环梁所承受的压力均匀稳定，发挥大直径圆环支撑的最大作用。同时，如果发现支撑体系施工过程有缺陷，能及时修补。

2.工艺流程

在基坑施工中使用大直径圆环支撑方法的流程具体如下：围护及支撑立柱桩施工→支撑区域分区对称挖土至支撑底→测量定位→钢筋混凝土支撑分段制作与养护→分层对称开挖支撑区域土方（如有两道及以上混凝土圆环支撑，重复以上施工流程）→中心无支撑区域土方开挖→基础底板施工与养护→支撑分段拆除→地下室结构施工。

3.测量定位时的注意事项

（1）准确测出现场的基准点，划分出圆环与各立柱的具体位置，然后请相关技术人员进行检测。

（2）垫层标高工作一定要按照规定完成，混凝土必须要在同一条线上完成支撑。支撑结构的下部需要垫加木板。

（3）使用曲线法定位圆环梁，保证在施工范围内圆环梁的圆度是一致的。

（4）要根据相关规定控制圆环梁的尺寸大小，此外，圆环梁周围辅助结构的尺寸大小都要与规定相符。

4.支撑施工要求

（1）严格按照设计图纸要求和现行钢筋混凝土规范有关内容要求进行施工。

（2）施工缝为垂直缝，不得留斜缝。后一段浇混凝土前，应凿掉施工缝接口处的水泥浮浆和松动的石子并冲洗干净。

（3）为了尽可能地减少混凝土收缩应力对支撑及立柱桩的影响，支撑施工时采取分段进行，一般≤30m。

（4）考虑后期岛式挖土形式，支撑施工优先基坑四角边桁架区域挖土及支撑施工。

5.施工栈桥平台

在挖掘过程中常常会出现塌陷、施力不均匀等问题，为了确保大型机器能进入施工现场进行挖掘工作，常常会在圆环支护结构中搭建施工栈桥平台，见下图。

施工栈桥平台布置图

6.挖土施工时的注意事项

（1）在施工过程中使用大直径圆环支撑方法时，最重要的是均匀受力，在挖掘过程中，需要科学指导施工人员，保护支撑梁。

（2）挖土时一定要控制局部深度，严格按照相关标准执行操作。

（3）在挖掘过程中不能只从一侧开始，一定要确保两侧的挖掘工作是同时进行的，只有这样，才能保证圆环梁所受的力是均匀稳定的。

（4）挖掘时使用中心留岛的方法，以圆环梁为中心，从其周边开始挖掘，这样既能有效地避免塌陷问题，又能缩短施工周期。

7.拆除支撑时的注意事项

（1）确保现场的换撑条件达到要求后才能拆除支撑，具体操作需要机器的配合。

（2）大直径圆环梁是该支撑的关键部分，拆除时要从其周围入手，减少大直径圆环梁的受力。拆完周围的结构后，才能拆除该圆环梁。

四、大直径圆环支撑方法的优势

1.受力性能良好

（1）大直径圆环支撑相互形成水平拱形结构，拱形结构的特点是弯矩小轴力大，充分发挥了混凝土的抗压强度，构件变形主要为压缩变形，变形量小。（2）大直径圆环支撑方法主要在水平方向上实现结构的支撑，混凝土自重不在支撑方向上，钢筋混凝土圆环梁支撑方向只承受基坑排桩传递过来的压力，改善了圆环梁混凝土材料受力状况。在施工过程中，只要科学安排建筑流程，严谨组织人员操作，就能提高施工过程中的安全性。