建筑施工中深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

李送來

針對湖南某建筑工程深基坑實(shí)際情況，采用“地下連續(xù)墻+鋼筋混凝土角撐”予以支護(hù)，在介紹方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對施工及其問題處理進(jìn)行深入分析，最后通過效果檢驗(yàn)得到支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、彎矩均滿足要求的結(jié)論，旨在為類似工程基坑支護(hù)施工提供參考借鑒。

建筑施工；深基坑支護(hù)；地下連續(xù)墻；技術(shù)應(yīng)用

深基坑支護(hù)在建筑工程施工，尤其是高層與超高層建筑中具有重要作用。為保證基坑的支護(hù)效果，需從設(shè)計(jì)工作入手，根據(jù)基坑開挖要求及場地實(shí)際情況確定支護(hù)結(jié)構(gòu)，并對施工予以嚴(yán)格控制，及時(shí)處理施工中產(chǎn)生的問題，最后還要對支護(hù)結(jié)構(gòu)及效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

一、建筑工程概況

湖南某建筑工程共20層，采用框—剪結(jié)構(gòu)，地下2層，設(shè)計(jì)開挖深度為8.5m，其中承臺(tái)深度達(dá)到9.5m，開挖基坑尺寸為(45×37)m2。開挖施工場地西北兩側(cè)4.0-5.0m以外建有居民樓，淺基礎(chǔ)，采用框架結(jié)構(gòu)；南側(cè)為市政街道，其兩側(cè)埋有市政管線。因環(huán)境條件復(fù)雜，所以對開挖施工提出很高要求，必須做好基坑支護(hù)。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用“地下連續(xù)墻+鋼筋混凝土角撐”，其中，地下連續(xù)墻的厚度為38cm，屬薄壁墻，總長12.5m，平、剖面圖如圖1所示。

圖1 地下連續(xù)墻

支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容如下：

(一)土壓力。土壓力的計(jì)算主要使用朗肯公式，土體強(qiáng)度取固結(jié)快剪指標(biāo)，被動(dòng)側(cè)土則取快剪指標(biāo)。

(二)嵌深及穩(wěn)定性?；颖砻娣植加须s填土和粉質(zhì)粘土，具有自立深度條件，當(dāng)支撐降至地表下部1.7m時(shí)，對基坑范圍外的土體、建筑與施工荷載進(jìn)行支撐，計(jì)算后得開挖深度等于7.8m。按照靜力平衡原理，對墻體嵌深進(jìn)行計(jì)算，在第二層開挖時(shí)達(dá)到力矩平衡所需嵌深為4.2m，設(shè)計(jì)嵌深為4.7m，墻體總長12.5m。對通過以上方法得出的嵌深實(shí)施穩(wěn)定性分析計(jì)算，得安全系數(shù)為2.17，大于規(guī)范要求的1.3，滿足安全穩(wěn)定性要求[1]。

(三)內(nèi)力。取墻體其中一段槽進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，設(shè)置以下四種工況：開挖5.7m、開挖9.5m、對二層支撐進(jìn)行拆除、對一層支撐進(jìn)行拆除。各工況計(jì)算結(jié)果如下：

工況1：彎矩最大值為115.7kN/m，出現(xiàn)在3.4m深度處；剪力最大值為55.3kN，出現(xiàn)在0m深度處；第一層支撐力為35.5kN/m；位移最大值為3.42mm，出現(xiàn)在3.4m深度處。

工況2：彎矩最大值為157.6kN/m，出現(xiàn)在5.5m深度處；剪力最大值為121.7kN，出現(xiàn)在3.4m深度處；第一、二層支撐力分別為13.3kN/m和82.4kN/m；位移最大值為7.08mm，出現(xiàn)在5.5m深度處。

工況3：彎矩最大值為160.6kN/m，出現(xiàn)在3.4m深度處；剪力最大值為66.0kN，出現(xiàn)在0m深度處；第一層支撐力為42.3kN/m；位移最大值為7.52mm，出現(xiàn)在4.6m深度處。

工況4：彎矩最大值為-75.5kN/m，出現(xiàn)在4.3m深度處；剪力最大值為-123.2kN，出現(xiàn)在2.0m深度處；位移最大值為9.14m，出現(xiàn)在0m深度處。

二、結(jié)構(gòu)施工及基坑開挖

(一)結(jié)構(gòu)施工。施工開始前，先降低場地原標(biāo)高1.4m，對墻體走向范圍內(nèi)的地面進(jìn)行夯實(shí)處理，沿水平方向放置軌道，確保造墻機(jī)行走在相同的電動(dòng)軌道，所有槽段垂直度均不能超出1/300，以免墻體接觸發(fā)生錯(cuò)位，對止水的效果造成不利影響。各槽段設(shè)計(jì)成槽時(shí)間在2-3h范圍內(nèi)，成槽后安裝鋼筋籠，焊接固定后灌注混凝土[2]。

(二)基坑開挖。開挖機(jī)械設(shè)備按由北至南的順序進(jìn)行開挖，第一次開挖到地面以下5.1m，第二次開挖至地面以下8.3m，局部由人工配合施工。

(三)排水與降水。第一次開挖時(shí)，基坑中積水很少，通過明排排出；第二次開挖時(shí)，勘察孔開始冒水，且伴隨深度不斷增大，冒水量明顯增加，臨時(shí)設(shè)置七臺(tái)降水井進(jìn)行不間斷抽水，直到區(qū)域內(nèi)地下水位降低到設(shè)計(jì)開挖深度以下。

三、施工中出現(xiàn)的問題與處理辦法

(1)缺乏清渣設(shè)備，無法對沉渣厚度進(jìn)行有效控制。為此，施工中加深了一定造孔深度，作為沉渣的預(yù)留空間，并在灌注施工中使用隔水栓，提高沖擊力，以避免沉渣大量堆積。

(2)因墻體厚度較小，不能使用大口徑導(dǎo)管，所以灌漿時(shí)容易發(fā)生堵管。針對這一問題，采用以下處理辦法，即在導(dǎo)管的接頭部位增設(shè)密封圈，并對骨料粒徑進(jìn)行嚴(yán)格控制，不得超出10-30mm。

(3)雖然各板塊之間的連接總體上良好，但仍存在部分粘性土部位難以連接的問題，主要由夾泥所致，側(cè)向噴嘴未起到預(yù)期清洗作用，需對槽段寬度實(shí)施更改，延長清洗的時(shí)間?；?qū)娮斓牟贾梅绞竭M(jìn)行更改，從3個(gè)增加到5個(gè)，從并排布置改為按梅花形布置，以增大噴射作用強(qiáng)度。除此之外，還需將成型器的兩端改為弧形，確保板塊更好咬合[3]。

四、支護(hù)效果

(一)墻體變形。經(jīng)檢測，墻體的最大位移發(fā)生在開挖工作面周圍，在4.6-17.4mm范圍內(nèi)變化，理論計(jì)算結(jié)果較小，因?yàn)槔碚撚?jì)算過程中無法將時(shí)間效應(yīng)考慮在內(nèi)，而且在開挖時(shí)，土體還存在蠕變。

(二)墻體彎矩。深度6.9m處實(shí)際測量的墻體鋼筋拉壓應(yīng)力最大值分別為114.96MPa和40.6MPa。以鋼筋混凝土構(gòu)筑物的受力平衡條件為依據(jù)，對墻體彎矩進(jìn)行計(jì)算，并與彎矩的計(jì)算值進(jìn)行比較。通過比較可得，墻體在不同工況中的彎矩變化基本遵循相同的規(guī)律，但彎矩理論計(jì)算結(jié)果普遍大于實(shí)測結(jié)果，結(jié)構(gòu)偏安全。

(三)周圍建筑沉降。經(jīng)測量，基坑周圍建筑沉降最大不超過5mm，且沒有開裂與破壞現(xiàn)象。

五、結(jié)論

(1)本建筑工程深基坑支護(hù)采用地下連續(xù)墻，其不僅變形小、止水好，而且鋼筋有一定安全儲(chǔ)備，對周圍建筑基本無影響，是一種理想的支護(hù)措施。

(2)本建筑工程所用連續(xù)墻的厚度偏小，屬于薄壁墻，混凝土灌注量因此減少，但不影響檔土與防滲等作用的發(fā)揮。相比排樁等傳統(tǒng)支護(hù)方式，采用此連續(xù)墻，可降低造價(jià)近54%，經(jīng)濟(jì)效益十分突出。

[1]馮奇醒.建筑施工中深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2016(02):29-30.

[2]許衛(wèi)軍，楊小波，胡超群.建筑施工中深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用[J].中國住宅設(shè)施，2016(01):36-38.

[3]李冰峰，張健.深基坑支護(hù)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017(10):91.

李送來(1975-),工程師，本科，主要從事現(xiàn)場施工管理。