內(nèi)支撐支護在深基坑工程中的應(yīng)用

黃鷺君

（廈門永同昌置業(yè)有限公司， 福建 廈門 361000）

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，在這個過程中，城市建設(shè)及交通設(shè)施建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，特別是城市現(xiàn)代建筑多以高層甚至超高層建筑為主。在基坑開挖工作中，經(jīng)常遇到場地緊湊、地基土工程地質(zhì)較差、建筑物距離近，基坑開挖深度和尺度大以及周邊管線復(fù)雜等情況，而使得基坑工程施工受到約束，在深基坑工程實踐中，采用內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)可有效的解決上述問題，實現(xiàn)建筑物施工質(zhì)量及安全性的提高。

1 混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點及適用范圍

1.1 混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點

優(yōu)點：（1）發(fā)揮鋼筋及混凝土材料的優(yōu)點。深基坑土方施工中，基坑深度往往較大，擋土結(jié)構(gòu)的水平壓力也較大，因此，鋼筋混凝土支撐表現(xiàn)為水平受壓為主，由于鋼筋混凝土支撐具有變形小的特點，可加大配筋或放大支撐截面的方法，亦可提高鋼筋混凝土支撐的強度，用以作為支撐的混凝土能充分發(fā)揮材料的剛度大和變形小的受力特性，能確保地下室施工和基礎(chǔ)施工以及周邊鄰近建筑物、道路和地下管線等公共設(shè)施的安全，因此，它是作為深基坑支護技術(shù)的新形式。（2）有效縮短基坑土方挖運工期。由于鋼筋混凝土內(nèi)支撐的跨度大，尤其是應(yīng)用圓環(huán)拱形鋼筋混凝土內(nèi)支撐形式，在軟土地基深基坑施工時，在基坑平面內(nèi)形成大面積無支撐的空曠區(qū)域，空曠區(qū)域可高達整個基坑面積的65%～75%，為多臺大型挖土機械同時運轉(zhuǎn)作業(yè)提供有利的施工面。提高了土方開挖速度，縮短土方施工工期，同時有利于基坑支護結(jié)構(gòu)變形的時效控制和縮短基坑內(nèi)的降水時間，保證鄰近建筑物的安全。（3）降低工程造價。采用了大跨度鋼筋混凝土內(nèi)支撐梁或圓環(huán)拱形鋼筋混凝土內(nèi)支撐形式，材料便宜，節(jié)省了其它支撐結(jié)構(gòu)（如鋼結(jié)構(gòu)）一次性投入的大筆資金。另外，由于采用機械化挖土，工效大大提高，降低了工程造價，從而獲得了明顯的經(jīng)濟效益。（4）不受周邊場地不足的限制。如果基坑周邊狹窄或沒有用于通道的場地，也不會影響鋼筋混凝土支撐的施工，在沒有大型機械（如吊機）和沒有周邊道路的情況下，就可以進行支撐梁的鋼筋混凝土施工。在施工場地受限有情況下，經(jīng)設(shè)計荷載驗算允許的前提下，可以在內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)上搭設(shè)平臺和施工便道，用以安裝小型施工機械設(shè)備、堆放荷載較小的材料和布設(shè)電纜等，以便于基礎(chǔ)和地下室施工。

缺點：（1）自重大。由于混凝土內(nèi)支撐自身材料比重大，造成內(nèi)支撐體系整體重量較大。（2）不易于材料的回收，對環(huán)境有害。由于內(nèi)支撐是一種臨時性支護工程。當?shù)叵率抑黧w結(jié)構(gòu)滿足施工強度時，需要進行內(nèi)支撐的拆除，拆除后的材料不易回收，影響環(huán)境。

1.2 深基坑內(nèi)支撐技術(shù)適用范圍

（1）適用于軟地基深基坑超深地下室基坑的施工。

（2）適用于基坑周圍管線復(fù)雜、對環(huán)境要求高、周邊建筑物較接近和土方工期緊迫的基坑施工。

（3）適用于基坑周邊場地狹窄，缺少材料和機械設(shè)備的堆放場地。

2 工程概況及支護設(shè)計概況

2.1 項目概況

擬建項目位于廈門國際郵輪城，本工程由一棟超高層建筑物（高143m）、部分裙樓及三層地下室組成。場地北側(cè)距廈門國際郵輪中心約20 m;東側(cè)距現(xiàn)有道路約8～18m;南側(cè)距現(xiàn)有東港南路5m;場地西側(cè)距現(xiàn)有停車場5m,場地15m外為廈門西海岸海域。場地原始地貌屬海灣灘涂地貌單元，現(xiàn)有場地標高約為黃海高程4.800m，基坑大致呈L形，周長約474m，基坑面積約12979m2，基坑開挖深度約13.40～14.40m。

2.2 基坑支護設(shè)計概況

（1）為減少對地面交通影響和控制周邊地面變形，基坑支護采用沖孔灌注樁圍護結(jié)構(gòu)加兩道鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護型式。其中基坑?xùn)|側(cè)位置圍護樁采用樁徑1100間距1400，樁長21m，其余位置圍護樁樁徑1000間距1300，樁長19～21m。同時，為控制支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變及形設(shè)置兩道鋼筋混凝土內(nèi)支撐。

項目位置鳥瞰圖

（2）為確保止水效果，減少降水對周邊環(huán)境的影響，在圍護樁之間采用直徑900素砼咬合樁或直徑600雙重管高壓旋噴樁進行擋土止水，止水帷幕深16。

（3）立柱采用鋼格構(gòu)柱，以直徑1000沖孔灌注樁為基礎(chǔ)。

3 內(nèi)支撐支護施工

3.1 內(nèi)支撐施工流程

基坑支護與土方開挖工藝流程：在地面上施工圍護樁、格構(gòu)立柱（含立柱樁）、咬合樁、高壓旋噴樁------場地平整至第一道內(nèi)支撐梁底標高（-1.4m）------施工冠梁及第一道內(nèi)支撐構(gòu)件------開挖至第二道內(nèi)支撐底標高（-8.0m)------施工腰梁及第二道內(nèi)支撐構(gòu)件------開挖至地下室底板底標高(-14.4m)

3.2 基坑土方開挖

該基坑支護結(jié)構(gòu)進行了內(nèi)支撐支護模式的應(yīng)用，其中旋噴水泥樁位于樁間中間，屬于止水帷幕。在基坑支護工作及土方開挖工作中，需要進行分別節(jié)拍流水方案的應(yīng)用，在施工中，需要遵循先支護后開挖的原則，進行先上后下的施工，當基坑圍護結(jié)構(gòu)施工完畢后才可展開開挖，每道內(nèi)支撐底下土方開挖必須待內(nèi)支撐梁混凝土強度達到100%后方可進行土方開挖。土方施工應(yīng)嚴格遵照分階段、分層、分塊、對稱平衡開挖的原則，每層開挖深度控制在 2米，淤泥層中每層開挖深度不超過1米，整體長度控制在25米左右。在深基坑實踐中，實現(xiàn)內(nèi)支撐架設(shè)環(huán)節(jié)與基坑土方開挖環(huán)節(jié)的結(jié)合是必要的。支撐架設(shè)時間影響到深基坑的穩(wěn)定性，在支撐構(gòu)件設(shè)計中，必須遵循嚴格性的設(shè)計方案。在內(nèi)支撐施工中，需要嚴格遵循先撐后挖的理念。由于場地受限，可用厚度≥50cm的填土覆蓋在支撐梁上以作保護，避免車輛從已施工完成的內(nèi)支撐上面通過，壓壞支撐結(jié)構(gòu)。

3.3 混凝土內(nèi)支撐的拆除

內(nèi)支撐是一種臨時性支護體系。隨著地下室主體結(jié)構(gòu)的施工進展，需要進行內(nèi)支撐的拆除。根據(jù)設(shè)計要求，地下室承臺、底板施工完畢，底板邊至圍護樁內(nèi)邊線之間澆筑 400厚素混凝土（強度同底板）做為傳力帶。當?shù)叵露恿喊迨┕ね戤吅?，在地下室外墻與圍護樁之間采用C15素砼填充至地下二層樓板標高處，在其強度達到設(shè)計值后，方可拆除第二層水平內(nèi)支撐。當?shù)叵率乙粚訕前迨┕ね戤?，在地下室外墻與圍護樁之間進行土方回填，并在地下一層樓板標高處澆注400厚素混凝土（強度同底板）做為傳力帶，當傳力帶砼強度達到設(shè)計值后，方可拆除第一層水平內(nèi)支撐。利用地下室梁板結(jié)構(gòu)替換水平內(nèi)支撐，即為換撐。換撐能夠有效的控制混凝土內(nèi)支撐梁拆除過程中圍護樁的內(nèi)力失衡，直接影響基坑和主體工程施工的安全性與穩(wěn)定性。在工程實踐中，可采用靜態(tài)膨脹劑拆除法與人工法的結(jié)合。這種爆破方法比較簡單，在混凝土脹裂過程中，噪音小、無粉塵。針對剩下的部分殘塊，需要進行機械拆除方法與人工拆除方法的結(jié)合，實現(xiàn)工作效率的提高。鑿下碎渣垃圾及時清理外運。

4 基坑監(jiān)測

地下室基坑圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性關(guān)系到工程的施工安全，還關(guān)系到附近建筑物，周邊道路設(shè)施及城市管線的保護。因此必須采取信息施工的方法對基坑支護結(jié)構(gòu)及施工環(huán)境全過程監(jiān)測。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定、施工圖設(shè)計要求，結(jié)合本基坑周圍環(huán)境、巖土工程條件、基坑本身的特點、基坑工程現(xiàn)場實際現(xiàn)狀及相關(guān)工程的經(jīng)驗，按照安全、經(jīng)濟、合理的原則，測點布置主要選擇在 2倍以內(nèi)基坑開挖深度范圍布點，設(shè)置的監(jiān)測

項目如下：

4.1 周邊環(huán)境監(jiān)測

（1）基坑周邊地表豎向位移監(jiān)測

（2）周邊建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測

（3）基坑周邊地下水位監(jiān)測

（4）地表裂縫監(jiān)測

（5）周邊地下管線變形監(jiān)測

基坑周邊環(huán)境監(jiān)測平面布置圖

4.2 基坑支護監(jiān)測

（1）圍護結(jié)構(gòu)水平位移及豎向位移監(jiān)測

（2）圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移監(jiān)測（測斜孔）

（3）圍護樁內(nèi)力、支撐內(nèi)力監(jiān)測

（4）立柱沉降監(jiān)測

基坑開挖過程中，必須對支護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的水平位移、側(cè)向變形及沉降變形進行實時監(jiān)測，以科學(xué)的態(tài)度，通過將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值作比較，及時調(diào)整支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的受力均衡問題，使得整個基坑開挖過程能始終處于安全、可控的范疇內(nèi)，從而有效的控制施工對建(構(gòu))筑物、地下管線影響，保障基坑始終處于安全運行的狀態(tài)。

基坑支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測平面布置圖

目前，本工程基坑開挖至第二道內(nèi)支撐梁施工，共實施監(jiān)測80次的結(jié)果如下：基坑支護結(jié)構(gòu)水平位移最大累計變化值為 11mm，垂直沉降最大累計變化值為11mm，周邊建筑物最大沉降累計變化值為 6mm,周邊地表最大沉降累計變化值為8mm,立柱沉降最大累計變化值為6mm，圍護樁內(nèi)力最大累計變化值為290.56，支撐內(nèi)力最在累計變化值為1974.93。觀測結(jié)果均符合設(shè)計和規(guī)范要求。在施工過程中，止水帷幕無開裂滲漏現(xiàn)象發(fā)生，無地表水滲入現(xiàn)象。

5 結(jié)語

由于該項目地處海岸沿線，灘涂填土造地軟土地質(zhì)，周邊建筑環(huán)境復(fù)雜，施工場地受限，內(nèi)支撐支護的應(yīng)用有較的解決了上述難點，為項目的安全實施提供了有力保障，降低了工程造價的同時極大地縮短工期。實踐證明，此項目的內(nèi)支撐方案安全可靠、經(jīng)濟合理，為項目的后期施工提供較好的施工環(huán)境。

[1]《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）.中華人發(fā)共和國國家標準.

[2]《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）.中華人發(fā)共和國國家標準.

[3]深基坑支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探討[J]. 武亞軍,盧文閣,欒茂田,侯仰杰. 建筑結(jié)構(gòu). 2000(11)

[4]深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用淺析[J]李景陽 科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2013（16）

[5]廈門昌富源酒店（2006G01-A4地塊）基坑支護工程監(jiān)測方案 中國兵器工業(yè)北方勘察設(shè)計研究院有限公司 2015年5月