建筑工程深基坑内支撑支护施工工艺探析

霍章罗

摘 要： 本文选择了某高层建筑工程作为研究对象，并就深基坑工程支护方案选择、结构设计计算、深基坑内支撑支护施工工艺的具体应用开展了详细论述，希望论述内容能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词： 建筑工程;深基坑;内支撑支护

【中图分类号】TU198      【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）13-0111-02

受城市化进程不断加快影响，近年来我国各地兴建了大量高层建筑，城市地下空间开发的受关注程度也不断增强，这些就使得深基坑工程大量涌现。

1 工程概况

某高层建筑地上30层、地下4层，地下高度为17.80m、基坑开挖深度为18.50m，属于典型的框筒结构，单轴力300000kN。工程所在场区地形平坦，位于滨海平原地貌单元，第四系发育，场区地下水主要补给来源为大气降水，勘察期间地下水稳定水位埋深、水位标高分别为2.80～3.20m与2.0～2.4m，当地年水位变幅处于2.0m左右。

2 深基坑工程支护方案选择

2.1 工程分析。该高层建筑基坑周围建筑物密集，且东、南、西侧均存在多层建筑物，建筑物大多为4层或7层砖混结构，距离地红线最近处仅为1.42m，基坑的北侧为市政管线和道路，且周围存在管网错综复杂、距离基坑较近特点，最近的管线距离基坑的距离仅为0.2m，这就对深基坑工程支护的安全性提出了较高要求。表1为基坑所处地层参数，结合该表即可更深入了解研究对象高层建筑的深基坑工程，并初步明确深基坑工程支护方案的具体选择[1]。

2.2 支护方案选择。结合工程概况和基坑实际参数，初步选定了樁锚支护结构、土钉墙结构、排桩内支撑支护结构三种支护方案，三种方案的主要内容和特点如下：（1）桩锚支护结构。该支护结构由锚固体系和排桩结构体系两部分组成，可用于一般的大型较深基坑，适用于较为密实的粉土、砂土以及硬塑至坚塑粘性土地层，也可以用于岩层，但无法用于软粘土地基，在条件许可下拥有较强的经济性属于其优势。值得注意的是，如基坑周围存在不允许损坏的地下埋设物，应谨慎采用桩锚支护结构。（2）土钉墙结构。作为常见的深基坑支护结构，土钉墙结构的原理可概括为通过在基坑边坡中设置土钉形成的加筋土重力式挡墙起到挡土作用。结合相关实践可以发现，土钉墙结构较为适用于地下水位以上的非松散砂土、卵石土、杂填土、粉土、粘性土，但不适用于淤泥质土，且在未经降水处理地下水位以下的上层地基中也无法较好发挥自身优势。总的来说，设备简单、工程造价低、无需单独占用场地属于土钉墙结构具备的优势，但其使用期限一般不能超过18个月，且支护基坑深度一般情况下无法超过12m。（3）排桩内支撑支护结构。该结构由内支撑体系与排桩体系两部分组成，其中内支撑体系能够为排桩体系提供充足、稳定的支撑力，而排桩体系能够防止地下水渗漏且对外挡住边坡土体，二者由此实现了高水平的配合，这也使得排桩内支撑支护结构可较好适用于各类基坑深度和土层，对周围环境影响小、施工质量易控制属于排桩内支撑支护结构的优势，但其同时也存在影响开挖、造价较高的缺点，这类缺点对排桩内支撑支护结构带来的负面影响必须得到重视[2]。

综合上述分析不难发现，本文研究的高层建筑基坑工程存在较厚的淤泥质土层，这使得土层的稳定性较差，因此土钉墙结构无法较好满足基坑支护需要;由于基坑工程周围的管线较多且距离基坑较近，这就使得锚杆的设置难度较大，桩锚支护结构的应用将面临较高施工难度，因此该支护方案仍无法较好满足基坑工程需要;排桩内支撑支护结构虽然存在施工难度与造价均较高的特点，但相较于桩锚支护结构，其拥有相对较低的施工难度并能够更好保证基坑开挖安全，且同时对周围环境的影响较小，因此工程最终选择了排桩内支撑支护结构用于深基坑支护，建筑工程深基坑施工安全性由此得到了较好保障。

3 结构设计计算

3.1 施工工况分析。该高层建筑的基坑开挖深度为206m，采用排桩内支撑支护方案、单排钻孔灌注桩维护结构，桩径、桩间距分别为1200mm与1500mm，选用桩径为800mm的高压旋喷桩作为止水帷幕。采用四道现浇钢筋混凝土支撑，第一道内支撑的围囹为桩顶处现浇圈梁，第二、三、四道内支撑处做现浇钢筋混凝土腰梁，具体施工工况为：（1）工况一。基坑开挖至3m。（2）工况二。设置第一道支撑，基坑开挖至9m。（3）工况三。设置第二道支撑，基坑开挖至12m。（4）工况四。设置第三道支撑，基坑开挖至基坑底部17m。（5）工况五。设置第四道支撑，开挖至基坑底部20.6m。

3.2 排桩体系优化设计。以基坑东侧B-B剖面为例开展排桩体系结构计算，可得出图1所示排桩计算简图，由此开展土压力计算、排桩内力计算，即可求得各工况下墙上弯矩并作出弯矩包络图，最终得出了表2所示的排桩体系设计参数。

3.3 内支撑体系优化设计。采用有限元分析软件SAP2000分析不同约束的多种工况，即可得出最不利内力组合，该组合可作为支撑截面设计的依据。由于整个支撑系统由立柱和四道平面支撑构成，且其中每道支撑包括支撑杆、腰梁、环梁，考虑到不同地质剖面下计算得出的支撑系统需提供支护抗力存在显著不同，支撑系统的设计需要基于所需最大支护抗力计算，因此第一、二道支撑取353kN/m，而第三、四道支撑则取571kN/m，基坑外侧的被动土压力负责支护抗力较小侧平衡，图2为内支撑体系计算简图，由此可基于不同的约束条件通过分四种不同支撑条件分析支撑体系，包括x向两铰、两邻边固定1、两邻边固定2、全铰，具体指沿X方向在环梁的两端设置固定支座、将支撑体系的南侧与西侧的支座设置为固定支座、将支撑体系的北侧与东侧的支座设置为固定支座、将环梁的约束全部设置为固定支座[3]。

结合计算，可最终得出四道钢筋混凝土内支撑各主要结构构件的截面几何尺寸，具体计算结果如表3所示，由此即可明确施工路径。

4 深基坑内支撑支护施工工艺的具体应用

4.1 土方开挖。结合上述分析与设计，施工单位采用了放坡开挖的施工方式，考虑到淤泥质土的摩擦角与黏聚力较小，且较为容易出现滑动，采用了适当增加坡度系数的施工方式，而为了进一步提高土体的稳定性，施工单位还采用了一定补充措施。具体来说，施工单位在开挖平台的水平方向上放置了垂直于挖机行驶方向的φ90mm@200mm木桩，由此土体松软可能引发的挖机沉陷或倾覆文体得以避免，而在角撑部位开挖土方后，为增加立柱之间整体稳定性，施工单位及时焊接了角撑下立柱之间的钢结构剪刀撑，挖机碰撞、土体挤压可能引发的立柱失稳现象由此得以避免。

4.2 钻孔灌注桩施工。在钻孔灌注桩的施工中，施工单位采用了正循环回转钻进成孔的施工方式，人工造浆与孔内原土自然造浆相结合护壁，水下混凝土成桩则采用导管回顶法灌注，为了避免施工过程中出现坍孔现象，还采用了埋深处理护筒的方式。作为桩基施工的关鍵工序，施工单位在水下混凝土灌注层面投入了较高关注，施工采用了C30强度的混凝土，并保证了水下混凝土灌注的连续性，施工过程以孔内混凝土面上升高度作为导管提升的依据，最终逐步提升导管并将其埋深控制在2～6m范围内，钻孔灌注桩施工的质量得到了较好保障。

4.3 高压旋喷桩施工。高压旋喷桩施工采用了新二管双高压旋喷法，相较于传统的老二管法，新二管双高压旋喷法具备较强的射流破碎能力，这使得应用该方法的施工大大提升了地层内的细颗粒置换力度，三管法施工可能出现的高压水稀释问题也得以避免。同时，采用工程钻机回转钻进开展钻孔施工，钻头为硬质合金钻头，为保证高压旋喷桩施工质量且钻头顺利下入喷射管，施工单位严格控制了钻孔孔径，使其大于喷射管外径20mm以上。值得注意的是，施工过程还采用了做一跳十跳槽施工，为避免施工造成基坑周边管线的破坏，施工单位重点控制了施工压力，这同样需要得到重视。

4.4 降水井施工。虽然原则上明排即可满足施工要求，但为了避免土方开挖作业施工的开展受到影响、减小深基坑施工面临的安全隐患，施工单位采用了深井降水，基坑共布设5口管井、10口深井。考虑到基坑内的抽水量较多，为避免出现坑外地面沉降问题，施工单位针对性的选用了回灌技术，并同时采用了放慢降水速度、确保井点管周围砂滤层厚度的施工方式，辅以加长井点管、提高施工质量、减缓降水速度，降水井得以较好满足深基坑施工需要。

结论：

综上所述，建筑工程深基坑内支撑支护施工工艺具备较高应用价值，在此基础上，本文涉及的土方开挖、钻孔灌注桩施工、高压旋喷桩施工、降水井施工等内容，则提供了可行性较高的深基坑内支撑支护施工路径。为了更好满足深基坑施工需要，基于地形地质情况、基坑周围环境、施工温度等因素开展的更深入分析必须得到重视，由此选择更为科学、合理的支护方式方可进一步提升施工质量。

参考文献

[1] 刘伟.建筑工程深基坑内支撑支护施工工艺探究[J].低碳世界，2019（17）：128-129.

[2] 商钰.浅谈建筑工程深基坑内支撑支护施工工艺[J].居业，2017（05）：96-97.

[3] 罗招雄.内支撑支护在深基坑工程中的应用[J].价值工程，2018，34（19）：142-143.