土岩组合地区深基坑内支撑支护结构的施工技术优化与应用

摘 要：常规的土岩组合地区深基坑内支撑支护结构施工主要使用桩壁周围钻孔法形成支护桩墙，易受锚杆固定点位变化影响，支护锚固力偏低，因此需要设计一种全新的土岩组合地区深基坑内支撑支护结构施工技术。本文搭建重力式内支撑支护挡墙，施打SMW内支撑支护结构工法桩，设置内支撑支护预应力锚索，从而完成深基坑内支撑支护结构施工。实例分析结果表明，本文设计的土岩地区深基坑内支撑支护结构施工技术的支护锚固力较高，符合深基坑内支护要求，具有可靠性和一定的应用价值，为优化土岩组合地区的施工进程、降低施工难度做出了一定贡献。

关键词：土岩组合地区；深基坑；支撑支护结构

中图分类号：TU 753" " " " " 文献标志码：A

在土岩组合地区，土体和岩体在空间上常呈不规则分布状态[1]，容易受环境变化影响出现滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害[2]。深基坑内支撑支护结构施工的条件复杂，注意要点较多。首先，需要考虑支撑结构的承载能力和稳定性，避免因安装误差导致支撑结构失稳或变形。其次，在拆除过程中，需要注意拆除顺序和方式，避免对周围土体和环境造成不良影响。最后，需要在整个施工过程中进行监测和控制，保证支撑结构的使用寿命，并保障其安全性。尤其在土岩组合地区，基坑周围土体可能存在软弱地层或原始地质条件较差，采用内支撑支护结构可有效提高基坑的稳定性和安全性，防止发生土体滑坡、崩塌等地质灾害[3]。在上述背景下，本文对土岩组合地区的深基坑内支撑支护结构施工技术进行了研究。

1 工程概况

为了验证所设计的土岩组合地区深基坑内支撑支护结构施工技术的施工效果，本文选择某深基坑工程进行实例分析。已知该工程位于某市的偏远土岩区域，基坑开挖面积为67854m2，基地标高为-5.63m。研究区域的基坑开挖较深，支护设计总长度为1024.5m，属于临时支护结构。根据该工程的设计要求，本文调整了勘探钻孔地面标高。该研究区域的地层岩土层分布见表1。

由表1可知，研究区域钻孔后出现了地下水。地下水的类型包括孔隙水、裂隙水和熔岩水，埋深为2.3m～5.8m，水位标高为6.54m～11.53m。

研究区域使用基础桩锚结构进行施工。桩锚支护施工示意图如图1所示。

由图1可知，上述施工方式可以根据支护变形限制要求调整预应力，限制支护结构发生严重形变。研究区域根据GB50497基坑工程监测标准设计施工方案，保证基坑开挖深度遵循地质条件要求。施工杂填土部分将混凝土钻孔灌注桩与预应力锚索作为主要支护结构。

2 土岩组合地区深基坑内支撑支护结构施工技术设计

2.1 搭建重力式内支撑支护挡墙

以上述工程为例，本文使用放坡开挖技术搭建重力式内支撑支护挡墙。先根据边坡的稳定性关系进行护坡处理[4]，再根据库伦强度理论进行重力分解，此时的边坡稳定性安全系数计算式KS如公式（1）所示。

式中：c为土体黏聚力；l为基坑下部圆弧长度；FN为基坑支护法向力；φ为土体的滑动剪力角；FW为支护抗滑力；θ为滑动法线与垂线夹角。

根据上述边坡稳定性安全系数可以确定土体支护平衡条件，使用预应力锚杆复合土钉墙进行支护处理。计算土钉墙的复合支护剪力ksj，如公式（2）所示。

式中：ksj为支护抗滑力矩与滑动力矩比值；ψ为支护摩擦系数；Gj为支护锚杆自重。

此时进行水泥拌和处理[5]，计算重力式内支撑支护挡墙墙体的嵌固深度与嵌固宽度，稳定性验算式如公式（3）所示。

式中：Epk为墙体承受被动土压力值；G为墙体自身质量；um为墙体底面压力；B为墙面宽度；Eak为墙体承受的主动压力值。

根据计算出的支护参数调整重力式支护挡墙的支撑形式，选取可靠的墙体厚度[6]，此时墙体的受弯承载力M如公式（4）所示。

M=αfc（h）+Ap （4）

式中：α为支撑系数；fc（h）为混凝土抗拉强度；Ap为受拉区截面积。

根据受弯承载力可以调整重力墙支撑位置，设置不同的支撑支护槽段。

本文设计的深基坑内支撑支护结构施工技术使用“U”形钢板桩搭建重力式内支撑支护挡墙[7]。该钢板桩的强度较高，可以作为基础围护结构降低支护风险。该钢板桩的剖面示意图如图2所示。

由图2可知，此时需要进行柱列式布置，改变相邻桩间的间隔，并切割重合部分，以提高内支撑支护挡墙的防渗水能力。搭建的支护挡墙如图3所示。

由图3可知，使用上述支护挡墙可最大程度满足支护嵌固要求，降低深基坑支护风险。

2.2 施打SMW内支撑支护结构工法桩

为了避免在施工中受基坑侧壁强度改变的影响发生严重的施工安全事故，本文根据基坑土体的形变要求和住户防水原则施打SMW工法桩，将其作为内支撑支护结构，辅助止水帷幕和连续墙完成支护施工。施打工法桩前，需要在重力支护挡墙外侧设置止水帷幕，利用旋喷桩进行保护处理。

施打内支撑支护结构前，需要根据施工要求选取支护材料，考虑施工质要求，本文选取钢筋混凝土内支撑支护结构，使用支撑平面布置法调整桁架、角撑的位置，按照不规则布置法生成完整的内支撑支护结构体系。SMW内支撑支护结构工法桩施打示意图如图4所示。

根据图4确定合理的施工顺序及配套机械、水泥等材料的放置位置，并规划具体的施打方案，具体方案如下所示。1） 按照搅拌桩桩位平面布置图测量放线处理，清除施打前地面存在的障碍物，设置导向桩，桩位平面偏差≤5mm。2） 进场组装三轴搅拌机与桩架，试运转正常后才能就位。3） 确定施工位置，开挖导向沟，确定是否置放导轨，并设置定位型钢。导沟开挖后，需要根据设计要求在导向定位型钢上做出钻孔位置和“H”形钢的插入位置。4） 根据确定的位置移动桩机并就位，就位平面误差≤2cm。用水平尺将平台调平，并调直机架，保证机架垂直度偏差≤0.5%。5） 制备水泥浆液。根据设计图纸要求的加固土体强度、水泥掺量等指标，利用工艺试验和配合比试验得出水泥浆配合比，施工中严格按照该配合比进行泥浆配制。6） 喷浆、喷气搅拌下沉至桩底标。当搅拌桩机钻杆下沉到搅拌桩的设计桩顶标高时，开动灰浆泵，待纯水泥浆到达搅拌头后，以0.5m/min～lm/min的速度下沉搅拌头，边注浆，边搅拌，边下沉，使水泥浆和原地基土充分拌和。观测钻杆上桩长标记，待达到桩底后设计标高。7） 喷浆、喷气搅拌提升至桩顶标。钻掘搅拌机下沉到设计深度后，稍上提10cm，再开启灰浆泵，边喷浆，边旋转搅拌钻头，提升速度控制在lm/min～2m/min，泵送必须连续。同时严格按照设计确定的提升速度提升钻掘搅拌机。钻杆在下沉和提升过程中均需注入水泥浆液。8） 按照上述施打顺序进行施打，施打完毕后插入“H”形钢进行固定，完成施工。

上述内支撑支护结构能有效解决墙体硬化造成的支护沉降问题，提高支护施工的可靠性。

2.3 设置内支撑支护预应力锚索

支撑工法桩施打完毕后可能会出现桩间距不足的问题，如果此时土质松散度较高，就很容易出现串孔现象，导致支护稳定性降低，因此，本文使用跳挖法进行混凝土浇筑处理。首先，设置内支撑支护预应力锚索，测量不同桩的位置，使钻机处于就位状态。其次，开孔钻进，并将该过程中产生的弃土进行外运清理。再次，钻孔清孔，测量中孔，制作符合施工要求的钢筋笼。最后，下钢筋笼，进行浇筑处理，清洗导管，起拔护筒。待上述步骤完毕后，设置预应力锚索。

为了避免注浆未完全充盈造成锚固作用不足，影响最终的注浆施工深度，本文设计的深基坑内支撑支护结构施工技术使用二次注浆施工技术进行注浆施工，并设置高性能内支撑支护预应力锚索。在锚索设置初期，需要根据顶点施工位置进行钻孔，安装可靠的边索平台。根据支护结构的注浆变化进行注浆喷锚处理，调整腰梁安装的位置，避免出现预应力锚索安装偏差。此时，深基坑内支撑支护结构全部锚入了桩内，稳固性较高，提高了各个点位的支护锚固力，可满足支护施工要求。

3 施工验证分析

选取KS-GF锚固力测试仪测试不同支护点位的支护锚固力。KS-GF锚固力测试仪的测量范围为0kN～300kN，仪表分辨率较高，能存储多组测试数据。利用该锚固力测试仪可以输出有效的深基坑内支撑支护施工结果。

4 施工结果与讨论

在该工程中随机选择8个预设的中心支护点位，依次向该点位左侧、右侧布设其支护点位。利用KS-GF锚固力测试仪测试不同点位的支护锚固力。施工结果见表2。

由表2可知，在不同深基坑支护点位，本文设计的土岩组合地区深基坑内支撑支护施工技术的支护锚固力较高，施工效果较好，能满足深基坑支护施工要求，具有可靠性和一定的应用价值。

5 结语

为提高土岩组合地区深基坑支护点位的支护锚固力，本文设计了一种全新的深基坑内支撑支护结构施工技术，并进行实例分析。结果表明，设计的深基坑内支撑支护结构施工技术的施工效果较好，具有可靠性和一定的应用价值，为降低深基坑施工风险做出了一定贡献。

参考文献

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