周邊地下結(jié)構(gòu)作支護(hù)體系的深大基坑施工關(guān)鍵技術(shù)研究

申青峰

摘 要：針對目前工程中基坑面積較大、分區(qū)眾多，需做圍護(hù)結(jié)構(gòu)或支撐體系來進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)施工的現(xiàn)狀，提出根據(jù)新建建筑的分布形式和現(xiàn)場實(shí)際情況，將基坑劃分成中心分區(qū)和四周分區(qū)，利用周邊分區(qū)地下結(jié)構(gòu)先行施工形成環(huán)形受力體系作為中心分區(qū)的支護(hù)體系，以實(shí)現(xiàn)中心分區(qū)基坑無圍護(hù)和支撐的綠色快速施工。

關(guān)鍵詞：基坑分區(qū)；周邊地下結(jié)構(gòu)；支護(hù)體系；快速施工

1 前言

近年來國內(nèi)建筑開發(fā)多是大型綜合體，開發(fā)規(guī)模越來越大，基坑面積普遍很大，基于對基坑變形和環(huán)境保護(hù)的考慮通常采用分期分坑施工。分坑施工即把一個(gè)大型基坑通過臨時(shí)地下連續(xù)墻分隔成若干個(gè)分區(qū)，再按照合理的施工流程依次施工各分區(qū)地下結(jié)構(gòu)?；诒Ｗo(hù)對象的基坑分區(qū)施工流程一般遵循“先遠(yuǎn)后近、先大后小、對稱施工、間隔開挖、先順作后逆作”的原則，先施工中間區(qū)域分坑、后施工周邊區(qū)域分坑的順序。中心分坑采用常規(guī)的做法是先做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，然后支撐[1]，再開挖，這樣不但需要大量支撐材料，而且相當(dāng)耗時(shí)，施工速度慢。

因此，傳統(tǒng)的深大基坑施工技術(shù)[2]難以適應(yīng)項(xiàng)目規(guī)劃多樣化的發(fā)展，基于建筑群分布于基坑周邊，中間區(qū)域?yàn)橄鲁潦綇V場或裙房的類似典型深大基坑工程[3]，需創(chuàng)新性地開發(fā)新型深大基坑綠色施工關(guān)鍵技術(shù)，通過合理安排分區(qū)地下結(jié)構(gòu)的施工順序，利用周邊結(jié)構(gòu)先行支護(hù)實(shí)現(xiàn)某些特定形式的基坑中心分區(qū)無支撐快速開挖，在工期、成本、節(jié)能等方面取得顯著效果，進(jìn)一步倡導(dǎo)綠色施工環(huán)保理念。

2 技術(shù)原理

對于一個(gè)大型深基坑存在較多塔樓的情況，其分區(qū)可劃分為存在一個(gè)中心分區(qū)被四周為分區(qū)包圍的情況，四周分區(qū)有多個(gè)塔樓分布以形成較大的剛度支撐中心分區(qū)基坑無支撐和圍護(hù)的快速開挖。

中心分區(qū)基坑的大小根據(jù)四周分區(qū)地下結(jié)構(gòu)構(gòu)成的整體的水平剛度、基坑挖深、土層性質(zhì)確定；基坑分區(qū)劃分確立后，利用有限元建立周邊分區(qū)地下結(jié)構(gòu)模型，分析周邊結(jié)構(gòu)作為自立式圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵擋水土壓力的能力，確定周邊地下結(jié)構(gòu)作支護(hù)體系可在不影響其正常使用情況下抵擋坑外的水土壓力。

周邊基坑順作時(shí)，周邊分區(qū)地下結(jié)構(gòu)先行施工，四周基坑地下結(jié)構(gòu)三個(gè)出地面，另外一個(gè)地下結(jié)構(gòu)至少施工兩層，然后將四周地下結(jié)構(gòu)貫通形成環(huán)形的受力體系，作為中心區(qū)基坑開挖卸荷的支擋結(jié)構(gòu)，然后順作中心分坑。

周邊基坑逆作時(shí)，施工周邊區(qū)域地下一層結(jié)構(gòu)，并封閉地下一層結(jié)構(gòu)；在周邊地下一層結(jié)構(gòu)封閉后，開挖周邊分區(qū)和中心分區(qū)基坑土方，周邊基坑根據(jù)開挖深度留土放坡；依次施工周邊基坑地下結(jié)構(gòu)并封閉，然后開挖基坑，直至中心分坑開挖至基底；施工中心分區(qū)地下室底板，順作中心分區(qū)地下結(jié)構(gòu)二層以上；將中心分區(qū)地下結(jié)構(gòu)與周邊分區(qū)地下連接封閉，挖除周邊分區(qū)基坑留土，施工地下室底板，同時(shí)完成中心分區(qū)地下結(jié)構(gòu)。

3 基坑分區(qū)劃分原則

基于基坑開挖的微變形控制要求，各分區(qū)的面積是按照寬深比來確定。工程實(shí)踐表明，在輔以必要的施工控制措施條件下，寬深比不超過5的深大基坑能滿足工程變形控制要求，但在保護(hù)要求較高的區(qū)域無法滿足控制標(biāo)準(zhǔn)。因此，綜合考慮工期、經(jīng)濟(jì)及安全性等因素，基坑分區(qū)的寬深比限值根據(jù)分區(qū)距保護(hù)對象的距離采用不同的控制標(biāo)準(zhǔn)：緊鄰保護(hù)對象的保護(hù)性分區(qū)采用小分區(qū)規(guī)模，按照臨界限值從嚴(yán)控制，即分坑尺寸一般在15m～50m左右；基坑開挖對保護(hù)對象影響較小但緊挨保護(hù)性分區(qū)且施工對該分區(qū)仍有一定影響的區(qū)域，采用中等分區(qū)規(guī)模，其寬深比控制在2.5～3，即分坑尺寸一般在50m～60m左右；在遠(yuǎn)離保護(hù)對象的區(qū)域或在滿足變形要求條件下的大空間作業(yè)面要求下，基坑分區(qū)采用大分區(qū)規(guī)模，其寬深比約為5，即分坑尺寸一般在100m左右。上述最大分坑尺寸可隨著基坑開挖深度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

4 周邊基坑順作時(shí)施工關(guān)鍵技術(shù)

周邊分區(qū)基坑順作時(shí)地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)，有分期墻的存在，如何保證周邊獨(dú)立施工的建筑連成環(huán)狀整體，傳力有效并形成整體剛度，將成為中間區(qū)域進(jìn)行無支撐開挖綠色施工成敗的關(guān)鍵因素。中間區(qū)域開挖前，為了增強(qiáng)周邊結(jié)構(gòu)的整體剛度，分區(qū)結(jié)構(gòu)主梁貫通形成環(huán)梁體系。在周邊分區(qū)之間的分隔墻與地下每層主梁相交處開洞，將結(jié)構(gòu)主梁穿越分隔墻預(yù)先貫通形成整體。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)周邊地下結(jié)構(gòu)的整體水平剛度，提高基坑開挖的安全性及變形控制的精度，宜在開挖中間區(qū)域每層土方之前，在相應(yīng)標(biāo)高的樓板處提前設(shè)置與分隔墻可靠連接的混凝土板撐，可等間距布置，待混凝土板撐養(yǎng)護(hù)達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行中間區(qū)域的下一層土方開挖。

周邊分區(qū)結(jié)構(gòu)主梁貫通形成穩(wěn)定的受力體系后，開始中心分區(qū)的基坑開挖施工。中心區(qū)域土方采用盆式開挖，遵循“分層、分段、分塊、對稱、平衡”開挖的原則放坡進(jìn)行。在四周分區(qū)首層結(jié)構(gòu)或支撐棧橋上設(shè)置四個(gè)取土點(diǎn)，挖土完成及時(shí)澆筑中心分區(qū)底板并回筑地下室結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)語

利用基坑分期分坑施工來減小大型地下空間開發(fā)時(shí)基坑的變形是目前工程應(yīng)用較多的，尤其是在土質(zhì)較差的軟土且環(huán)境保護(hù)要求高的條件下。大多數(shù)項(xiàng)目基坑的面積都上萬甚至幾十萬平方米，分成幾個(gè)區(qū)，甚至十幾個(gè)、幾十個(gè)區(qū)，各基坑分區(qū)地下空間開發(fā)的合理搭接對工程安全至關(guān)重要。

提出的周邊地下結(jié)構(gòu)作支護(hù)體系的深大基坑施工關(guān)鍵技術(shù)，通過分析周邊先行完成的地下結(jié)構(gòu)對水土壓力的承載能力，充分利用周邊結(jié)構(gòu)水平剛度形成的整體閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為自立式圍護(hù)抵擋水土壓力，從而完全取消中心區(qū)基坑的圍護(hù)和支撐體系，實(shí)現(xiàn)中心分區(qū)大開口無支撐明挖順作出土，極大的提高了出土效率，減少了大面積大體量的支撐施工及拆除，節(jié)省了工期，降低了施工成本，減少了固體廢棄物的產(chǎn)出，實(shí)現(xiàn)了工程的綠色施工，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳桂松，郟存金，岳海生.深大基坑的內(nèi)支撐換撐施工技術(shù)[J]. 建筑施工，2017（11）：1599～1601.

[2] 張杰.復(fù)雜環(huán)境條件下深大基坑支護(hù)技術(shù)研究[D].浙江大學(xué)， 2012.

[3] 周臻全.超大超深基坑工程中心區(qū)無支撐化順作施工技術(shù)[J]. 建筑施工，2015（10）：1145～1147.