建筑基坑工程中内撑式排桩施工技术应用研究

【摘要】建筑基坑工程中，支护与开挖是施工者经常遇到的传统施工内容，具有技术复杂、干扰因素多的特点。而内撑式排桩施工技术是随基坑支护研究深入而出现的一种新型技术，其可以有效保证基坑工程质量。因此，文章结合典型内撑式排桩施工技术应用项目，阐述了内撑式排桩施工技术的应用流程及要点，并对内撑式排桩施工技术的应用效果进行了进一步研究，以期为基坑施工提供一定参考。

【关键词】建筑基坑工程;内撑式排桩施工;钢筋混凝土

内撑式排桩施工技术又可称之为桩排式地下墙、柱列式挡土墙，隶属于板式支护结构体系，可以将单个钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩、钢板桩等类型桩体并排连接，促使一个墙体同时具备防渗、挡土功能，提高建筑基坑工程施工效益。基于此，研究内撑式排桩施工技术在建筑基坑工程中的具体应用具有非常突出的现实意义。

1、内撑式排桩施工技术应用项目概述

某高层建筑一层地下室基坑位于滨海湖沼相沉积平原地貌单元上，各土层分布由上至下分别为杂填土（性质不均）、淤泥质黏土（干强度与韧性中等）、淤泥质粉质黏土（干强度与韧性中等）、淤泥质黏土（干强度与韧性中等）、粉质黏土混粉砂（干强度与韧性中等），土质较差。该基坑平面近似长方形，外包尺寸大约为69mx61m。基础施工时，所选桩型为大直径钻孔灌注桩，挖深为8.26m（中间电梯井坑位置挖深为10.56m～11.69m），最大高度差为3.8m。该建筑基坑周边环境高度复杂，东侧建筑物密集分布，西北侧为主干道路，交通流量较大，南侧为广场，场地较为狭窄，且对变形控制要求较为严格。经《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008）的相关要求，为一级基坑。通过对基坑规模与周边环境、场地地质进行分析，认为选择内撑式排桩施工技术较为恰当，排桩类型为钢筋混凝土桩，支撑为钢筋混凝土桁架式角撑。

2、建筑基坑工程中内撑式排桩施工技术的应用流程及要点

2.1内支撑选型与布置

在内支撑结构选型与布置过程中，建筑施工技术人员可以根据基坑平面形状、开挖深度、平面尺寸、围护结构形式等因素，结合基坑周边环境保护与邻近建筑物运行情况，对多种内支撑形式进行比对[1]。常用的内支撑平面类型为桁架式角撑、边桁架，两者在杆件分工受力、杆件轴向受力方面具有一致性，但前者具有支撑总变形小、传力路径短、便于施工组织的优良特点，可以选择钢筋混凝土排桩与桁架式角撑结合的形式。

在内支撑平面类型确定之后，施工技术人员可以采用优缺点比对的方式，选择恰当的内支撑材料。常用的内支撑材料有钢支撑、钢筋混凝土支撑两种。前者具有材料强度佳、速度快、可重复使用、可预加支撑轴压力、减少支护变形的优良特点，但也存在初始成本高、一次性耗材量大、截面尺寸小、易失稳、无法形成刚性连接等缺点[2]。而后者具有布置灵活、刚度大、稳定性好、松弛变形小、耐碰撞等优良特点，但也存在拆除难度大、施工时间长、支柱多、无法预先加设轴压力的缺陷。综合分析多种因素，可选择钢筋混凝土支撑。

2.2主体结构开挖施工

在钢筋混凝土材料确定之后，施工技术人员可以结合设计方案，开展主体结构开挖施工。首先，采用跳打施打、隔两根打一根的方式，进行围护桩结构施工。一般次根桩需要在首根桩身砼强度提升到前期设计强度的百分之七十及以上后，方可进行正常施工。整体桩身砼的充盈系数、砼超灌标高分别应大于1.1、设计桩顶标准高度500.0mm，且应保证多余部分凿除后桩顶砼强度与前期设计强度要求相符合[3]。

其次，在围护桩结构施工任务完成且监测结果与设计质量要求相符合后，施工技术人员可以基坑支护设计平面布置方案为依据，利用分区段、分层的盆式开挖手段，从西部向东部顺序推进。即将整个施工区域划分为东、西两个部分。在西部各层土方开挖阶段，需要以施工水平支撑梁及稳定的维护体系构建、创造次层土方开挖条件为目标，进行1.8m深度左右的土方开挖。在土方开挖作业完成后，放出支撑梁位置大样，并通过人工开挖手段，挖出支撑梁、垫层。同时夯实边坡，并用水泥砂浆罩面，水泥砂浆厚度为25.0mm。水泥砂浆罩面之后，选择C15砼设置垫层，垫层厚度为100.0mm。在垫层设置完毕后，进行支撑梁钢筋并支模的安装，并进行支撑梁混凝土的均匀浇筑、振捣。

在东部各层土方开挖阶段，施工技术人员需要以水平支撑施工完毕且砼与设计强度要求相符为启动施工程序标识，利用机械开挖手段，继续向深处开挖。在机械开挖至基坑底部土层厚度为500.0mm时，施工技术人员可以转用人工开挖手段，边开挖边修整。特别是基坑周边500.0cm压坡段，应贯彻分批次、间隔原则，每批次进行500.0cm宽度开挖，开挖作业完成后立即进行C15毛石砼垫层封闭底部。需要注意的是，封闭底部垫层应与围护桩紧贴，且垫层标准高度低于底板高度。同时在与基础工程桩周边间隔100.0mm位置（底板边、围护桩内边线之间），均匀浇筑C15毛石砼垫层，保证基础桩完整性[4]。

最后，配合土方开挖作业，运用盲沟疏导+集水井汇水的方式，配合φ48mm围护栏杆、三根φ48mm钢管、100mmx100mm预埋件、100mm厚C15素砼垫层，构建完整的基坑排水系统。

2.3施工过程质量监测

考虑到建筑基坑工程位于高度复杂的软土地基环境中，西北侧为车流量较大的交通要道，东南侧建筑物分布密度较大，且周边密布市政水电地下管线，为保证基坑工程实施阶段基坑底部的穩定性以及周边地质环境的安全性，施工技术人员可以科学设置支撑轴力、支护边坡形状变化监测设施，展开实时监测。具体监测时，除5个基准点外，还包括沉降监测点20点、测斜孔6个、水位观测孔2个、钢筋应力计6组12只。其中沉降观测点多布置在东侧，采用高精度水准仪，间隔一定的周期（开挖阶段压顶梁每星期）对基坑周边邻近道路、建筑物的沉降情况进行观察、测量、记录、汇总、分析;而测斜孔深度为14.0m，运用高精度测斜仪在水平支撑施工完毕前每五天进行一次监测，同时在西部水平支撑施工完毕但东部水平支撑进入施工时每三天进行一次观测、记录，获取基坑开挖阶段侧壁土体随深度变化在水平方向的位置移动情况[5]。

3、建筑基坑工程中内撑式排桩施工技术的应用效果

支护西侧剖面中支护桩外侧土体实测位移最大为81.56mm，上道内支撑实测轴力最大为4023kN，下道内支撑实测轴力为2786kN，支护结构压顶梁沉降最大值为8.8mm（小于设计值），侧壁最大水平位移为145mm（在容许范围内且未达到破坏值），路面沉降最大值为10.02mm（小于设计值）且在中后期趋于稳定状态。通过对建筑基坑工程监测结果进行分析，可知：该基坑采用内支撑排桩支护结构，在开挖与地下结构施工过程中，整个支护体系处于整体平稳无失衡状态，支护桩测斜曲线也没有出现较为突出的剧烈变化点。同时内支撑轴力变化均匀有序，东侧毗邻建筑物沉降变化幅度不大，西北侧水电地下管线正常运作均未受施工影响。表明：内撑式排桩施工技术的应用，可以保证建筑基坑各杆分工轴向受力，维持中大跨度作业安全。同时桁架式角撑的应用，可以缩短传力路径，明确传力方向，以四角撑相对独立的形式，控制支撑总体变形处于较小水平。并为基坑分区挖土、分区换撑、支撑浇筑等施工组织作业顺利进行提供依据。而钢筋混凝土材料的应用，也可以最大限度提高平面布置灵活度。根据现场实际情况，任意确定界面形式、尺寸。同时基于钢筋混凝土材料本身强度高、稳定性好、耐碰撞、无松弛变形的特点，可以提升基坑施工作业安全质量，保证施工效益。

总结：

综上所述，相较于其他类型基坑支护形式而言，内撑式排桩施工技术在基坑开挖与主体工程地下结构施工时具有突出的优势，其不仅可以利用内支撑结构为维护构件的平衡、稳定提供充足支撑，而且可以在侧向小变形条件下承载传力，充分发挥桩间土拱效应。基于此，在开挖深度大、开挖场地周边存在重要建筑物、场地管线对变形要求较为严格、场地狭窄且地质条件复杂等建筑基坑施工过程中，施工技术人员可以根据现场情况，遵循标准的内撑式排桩施工技术实施流程，有序施工，保证施工任务顺利完成。

参考文献：

[1]肖淑君，彭卫平.某深大基坑支护设计方案选型分析[J].湖南大学学报：自然科学版，2018，45（S1）：190-196.

[2]庄小杰，庞戈，赵艳波，等.钢斜撑结合排桩在基坑支护中的应用技术[J].安徽建筑，2020，239（03）：148-155.

[3]罗东伟.内撑式与锚拉式排桩相结合的深基坑支护技术经验分析[J].智能城市，2018，004（008）：28-29.

[4]孙东哲.排桩内支撑支护体系在深基坑中的运用[J].中国金属通报，2018，988（01）：114-115.

[5]曾建聰.内撑式排桩施工技术在建筑基坑开挖中的应用研究[J].福建建材，2020，228（04）：86-87.

作者简介：

邓文杰（1983.04-），男，江苏阜宁人，大学本科，研究方向：建筑工程和交通路桥工程，中级工程师。