建筑施工中深基坑支護技術的應用

建筑施工中深基坑支護技術的應用

李送來

針對湖南某建筑工程深基坑實際情況，采用“地下連續(xù)墻+鋼筋混凝土角撐”予以支護，在介紹方案設計的基礎上，對施工及其問題處理進行深入分析，最后通過效果檢驗得到支護結構變形、彎矩均滿足要求的結論，旨在為類似工程基坑支護施工提供參考借鑒。

建筑施工；深基坑支護；地下連續(xù)墻；技術應用

深基坑支護在建筑工程施工，尤其是高層與超高層建筑中具有重要作用。為保證基坑的支護效果，需從設計工作入手，根據(jù)基坑開挖要求及場地實際情況確定支護結構，并對施工予以嚴格控制，及時處理施工中產生的問題，最后還要對支護結構及效果進行檢驗。

一、建筑工程概況

湖南某建筑工程共20層，采用框—剪結構，地下2層，設計開挖深度為8.5m，其中承臺深度達到9.5m，開挖基坑尺寸為(45×37)m2。開挖施工場地西北兩側4.0-5.0m以外建有居民樓，淺基礎，采用框架結構；南側為市政街道，其兩側埋有市政管線。因環(huán)境條件復雜，所以對開挖施工提出很高要求，必須做好基坑支護。

基坑支護結構設計采用“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

支護結構設計計算內容如下：

(一)土壓力。土壓力的計算主要使用朗肯公式，土體強度取固結快剪指標，被動側土則取快剪指標。

(二)嵌深及穩(wěn)定性?；颖砻娣植加须s填土和粉質粘土，具有自立深度條件，當支撐降至地表下部1.7m時，對基坑范圍外的土體、建筑與施工荷載進行支撐，計算后得開挖深度等于7.8m。按照靜力平衡原理，對墻體嵌深進行計算，在第二層開挖時達到力矩平衡所需嵌深為4.2m，設計嵌深為4.7m，墻體總長12.5m。對通過以上方法得出的嵌深實施穩(wěn)定性分析計算，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)內力。取墻體其中一段槽進行內力計算，設置以下四種工況：開挖5.7m、開挖9.5m、對二層支撐進行拆除、對一層支撐進行拆除。各工況計算結果如下：

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、結構施工及基坑開挖

(一)結構施工。施工開始前，先降低場地原標高1.4m，對墻體走向范圍內的地面進行夯實處理，沿水平方向放置軌道，確保造墻機行走在相同的電動軌道，所有槽段垂直度均不能超出1/300，以免墻體接觸發(fā)生錯位，對止水的效果造成不利影響。各槽段設計成槽時間在2-3h范圍內，成槽后安裝鋼筋籠，焊接固定后灌注混凝土[2]。

(二)基坑開挖。開挖機械設備按由北至南的順序進行開挖，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，基坑中積水很少，通過明排排出；第二次開挖時，勘察孔開始冒水，且伴隨深度不斷增大，冒水量明顯增加，臨時設置七臺降水井進行不間斷抽水，直到區(qū)域內地下水位降低到設計開挖深度以下。

三、施工中出現(xiàn)的問題與處理辦法

(1)缺乏清渣設備，無法對沉渣厚度進行有效控制。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，不能使用大口徑導管，所以灌漿時容易發(fā)生堵管。針對這一問題，采用以下處理辦法，即在導管的接頭部位增設密封圈，并對骨料粒徑進行嚴格控制，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，側向噴嘴未起到預期清洗作用，需對槽段寬度實施更改，延長清洗的時間。或對噴嘴的布置方式進行更改，從3個增加到5個，從并排布置改為按梅花形布置，以增大噴射作用強度。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、支護效果

(一)墻體變形。經檢測，墻體的最大位移發(fā)生在開挖工作面周圍，在4.6-17.4mm范圍內變化，理論計算結果較小，因為理論計算過程中無法將時間效應考慮在內，而且在開挖時，土體還存在蠕變。

(二)墻體彎矩。深度6.9m處實際測量的墻體鋼筋拉壓應力最大值分別為114.96MPa和40.6MPa。以鋼筋混凝土構筑物的受力平衡條件為依據(jù)，對墻體彎矩進行計算，并與彎矩的計算值進行比較。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，但彎矩理論計算結果普遍大于實測結果，結構偏安全。

(三)周圍建筑沉降。經測量，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、結論

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

(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)支護方式，采用此連續(xù)墻，可降低造價近54%，經濟效益十分突出。

[1]馮奇醒.建筑施工中深基坑支護技術的應用[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技術的應用[J].中國住宅設施，2016(01):36-38.

[3]李冰峰，張健.深基坑支護技術在建筑施工中的應用[J].科技經濟導刊，2017(10):91.

李送來(1975-),工程師，本科，主要從事現(xiàn)場施工管理。