复杂环境下深基坑支护设计及施工关键技术应用

曹宇峰

摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，城市建筑工程建设越来越多。深基坑工程的支护设计和施工是深基坑工程能否顺利建造的关键性环节，在地下水位高的粉土粉砂易塌地层和周边环境复杂条件下确定适宜的深基坑支护形式以确保基坑及周边环境安全显得尤为必要。基于此，本文首先分析了支护结构设计，其次探讨了施工关键工艺，以供参考。

关键词：粉土粉砂;深基坑;支护设计

引言

随着我国经济的高速发展和城市人口密度的不断增加，城市有限土地资源供应越来越紧张，高效开发和利用地底下的空间，是新时代城市规划建设的重要研究、发展方向。开发地底下的空间，兴建地下工程，就涉及深基坑工程，而深基坑工程中基坑支護的选型直接影响工程经济效益、施工进度、施工安全及周边环境的安全。

1支护结构设计

1.1设计难点

（1）基坑周边均为市政主干道，管线较多，西侧存在既有建筑物，基坑支护等级为一级，对土体变形要求严格。（2）勘察资料显示，基坑开挖深度范围内填土层及淤泥层较厚，部分地段其厚度达16.3m，土层工程力学性质不良，自稳能力极差，易受扰动。（3）地下水丰富且埋深较浅，渗流稳定性差，地下水控制较难。

1.2深基坑支护结构的设计原则及计算方法

深基坑支护结构设计主要以破坏后果严重程度，将支护结构划分为三个安全等级。对于支护结构破坏、土体失稳或过大变形，对基坑周边环境及地下室结构施工影响很严重的安全等级定性为一级，破坏结果与影响一般的安全等级定性为二级，破坏结果与影响不严重的安全等级定性为三级。深基坑支护结构一般采用承载力极限状态与正常使用极限状态进行设计与验算。目前主要采用有限元法进行深基坑支护结构设计计算，这种方法可以有效的计入施工过程各种因素的影响，并在确保深基坑支护结构安全稳定的情况下，将支护结构最大限度进行优化，让整改深基坑支护结构更加合理与经济。

1.3深基坑工程支护结构体系选型

鉴于基坑四周均有建（构）筑物，环境较复杂，结合基坑大小、开挖深度，工程地质、水文地质条件，施工设备、技术条件和季节气候等综合条件，以及支护结构体系施工造价等因素，经过比选、优化，最终选定SMW工法桩+局部内支撑支护方案，具体比选方案如下：（1）放坡开挖：优势是造价低，施工便捷、进度快;劣势是开挖土方量较大，稳定性和安全性差;适用于场地开阔，土层较好，周围无建（构）筑物、地下管线等，安全等级三级的基坑，一般放坡高度≤5m。本项目场地、土层、周围环境、基坑深度均不满足，不选用。（2）土钉墙：优势是造价低，施工便捷、稳定可靠;劣势是土质要求高，工期紧需投入较多设备;适用于非软土土质，安全等级二、三级的基坑，基坑潜在滑动、场内有建（构）筑物和重要地下管线不适用;项目场内四周有建（构）筑物不满足，不选用。（3）重力式水泥土挡墙：优势是造价低，施工较方便、进度较快;劣势是稳定性和安全性较差;适用于淤泥质土，基坑深度≤7m，安全等级二、三级的基坑;本项目土层地质不满足，不选用。（4）拉伸钢板桩：优势是二次利用率高，造价较低，施工方便，工期短;劣势是挡水性较差，悬臂抗弯能力较弱，开挖后变形较大;适用于悬臂支护<4m，安全等级二、三级的基坑，悬臂支护≥4m需设置内支撑，下部嵌固端需进入稳定土层，否则容易倾覆;本项目基坑深度、挡水性及四周环境均不满足，不选用。（5）SMW工法桩：优势是施工噪声小，安全性和稳定性好，防水与支护相结合，H型钢可回收降低造价;劣势是较深的基坑需配合多道锚索或内支撑;适用于软土和地下水较丰富场地，安全等级一、二级的基坑。凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，沿海区域或地下室丰富的区域使用较多。因为本项目土质、水位、周围环境等均适用，且H型钢可回收，造价相对排桩和连续墙较低，所以选用。

2施工关键工艺

2.1施工准备阶段

桩基础工程的施工前，需要先对其施工场地加以全方位的勘察探测，为制订施工方案提供重要信息数据，同时也为成桩质量的把控提供有力的保障。在施工作业前需要选取适宜的施工设备，并进行工艺试桩。由于高层建筑体的桩基础一般为密集的群桩，所以，在成桩机械设备入场前，需要认真落实好现场准备工作，保证施工场地足够平整。此外，在施工准备阶段，还需要落实好沉桩阶段的工作，尤其是在灌注桩成桩环节，成孔以后再进行钢筋笼的放置，然后浇筑混凝土，以此形成灌注桩。

2.2内支撑结构施工

施工混凝土内支撑时，先将基坑土体开挖至某道内支撑梁设计底标高以上10cm位置，然后采用人工方法清除支撑梁范围内的土体至支撑梁底标高以下2cm处。此时人工整平梁底部区域再行支撑底模板和侧模板，底模板和侧模板均采用1.5cm厚的竹胶板，侧模需要再采用钢管斜撑和对拉螺栓进行加固处理。在标高放样时，还需要进行起拱预抛高，这是因为混凝土梁在自重作用下会产生下沉，起拱预抛高形成类似预应力的状态抵消拆模后的下沉，增强其稳定性。围檩与内支撑、地下连续墙可靠连接，采用吊筋将围檩与地下连续墙连接，内支撑在格构柱节点处进行加腋，格构柱在梁底增加承托板，保证支撑梁受力均衡。

2.3管理原因

熟悉设计检查制度、技术审批制度、安全教育制度、技术检查验收制度、材料检查制度等实施前的制度，与深基坑支护结构的安全性密切相关。如果基坑暴露时间过长，基坑外附加荷载、堆载过多，坑外土体裂缝没有及时处理，雨季排水不好，现场安全措施针对性差，执行操作人员安全自我防护意识不强，特殊操作人员操作资格未严格控制，都会破坏基坑的安全性与稳定性。

结语

综上所述，高层建筑基础埋深较大，施工面积广，基坑开挖的土方工程量较大，对施工技术要求十分严格，因此，选择合理的开挖及支护方案，是保证基坑工程安全质量的重中之重。建设单位要结合工程实际，加大对深基坑支护技术的研究和应用，确保建筑工程项目建设质量和施工进度，促进建筑行业的有序发展。

参考文献：

[1]李娜.地下连续墙在深基坑支护中的应用[J].山西建筑，2016，42（21）：72-73.

[2]李娜.超高层建筑深基坑支护设计优化[J].工程与建设，2016，30（3）：384-386.