大直徑圓環(huán)支撐基坑建筑的施工技術(shù)

黃鳳祥

近幾年，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，越來越多的建筑單位開始發(fā)展地下工程，其中最常見的地下工程為深基坑施工。目前為了充分利用土地資源，在很多建筑工程中，地下室至少會修建2層，有一些施工技術(shù)相對成熟的，還會將地下室修建成4、5層，像上海、北京這些居住人口比較多的城市，建筑單位對深基坑工程花費的時間、精力、金錢均比上部結(jié)構(gòu)要多。深基坑工程在實施過程中常遇到的問題是周圍的土體會發(fā)生位移，附近的建筑物還會出現(xiàn)沉降等情況，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致房屋出現(xiàn)裂縫。文章講述的大直徑圓環(huán)支撐方法能有效地解決坑基變形的問題，且這種施工方法因為其獨特的挖掘方式，可以加快施工速度。該支撐方法已經(jīng)在實際施工過程中得到了應(yīng)用，其優(yōu)勢也在施工過程中得到驗證。

一、工程簡介

本次工程的建筑是3棟4層的商業(yè)住房與1棟38層的辦公樓，總的建筑面積為105595.0m2，上層結(jié)構(gòu)的面積為76072.7m2，地下基坑建筑面積為29523.0m2，建筑單位在施工過程中使用了大直徑圓環(huán)支撐方法。

本工程的基坑是較大的一類，歸屬于一級基坑。該建筑場地周邊有許多居民樓，在基坑施工過程中，一旦不小心就會觸碰到地下設(shè)施，會對居民的生活造成影響，因此，采用的基坑支護方案和施工組織設(shè)計方案，均要注意保護周邊居民的生活設(shè)施，力求避免發(fā)生損傷事件，杜絕發(fā)生破壞事故。

二、大直徑圓環(huán)支撐的設(shè)置方式

基坑的面積和開挖深度較大，基坑的形狀比較規(guī)則，接近矩形形狀。因為周邊為年份較久的居民樓，地下情況不明，水文地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜。為避免出現(xiàn)不可預(yù)料的狀況，甚至發(fā)生糾紛，基坑支護方案采用大直徑圓環(huán)內(nèi)支撐方式，盡量減少基坑施工對周邊環(huán)境的影響。大直徑圓環(huán)內(nèi)支撐方式基坑支護結(jié)構(gòu)主要包括有：大直徑內(nèi)支撐圓環(huán)梁、基坑邊排樁、輔助支撐梁、支撐立柱等。大直徑圓環(huán)內(nèi)徑72m，圓環(huán)梁截面900×2000mm，設(shè)計軸壓力為20000kN；輔助支撐梁截面800×800mm；周邊排樁是鉆孔灌注樁，1000mm的直徑，需要有300MN/m2的剛度，＜20mm的水平變形；立柱為鋼格構(gòu)柱。下文為大直徑內(nèi)支撐圓環(huán)梁的施工經(jīng)驗總結(jié)。

三、工藝大致流程及操作注意事項

1.工藝原理

工程項目基坑支護核心部位是大直徑圓環(huán)梁，其修建方式會影響自身的抗壓能力，進而影響整個基坑支護支撐體系的性能。因此，在施工過程中，要注意圓環(huán)梁底面控制和挖掘操作方式。

圓環(huán)梁底面控制的目的是要保證構(gòu)件受力符合力學(xué)計算模型，防止發(fā)生意外。用機械將土方整體開挖至接近圓環(huán)梁底面，人工開挖修整出圓環(huán)梁底槽，打水平進行檢查，以保證梁底的平整度。然后做混凝土墊層，安裝模板、鋼筋，澆筑混凝土，按設(shè)計要求養(yǎng)護。

圓環(huán)梁混凝土的養(yǎng)護期齡達到設(shè)計要求后，往下基坑開挖宜從梁的兩側(cè)同時展開，并讓整個基坑面基本同時下降，直至下一層圓環(huán)工作面。這樣做的目的是讓每一個部件同時起作用，圓環(huán)梁所承受的壓力均勻穩(wěn)定，發(fā)揮大直徑圓環(huán)支撐的最大作用。同時，如果發(fā)現(xiàn)支撐體系施工過程有缺陷，能及時修補。

2.工藝流程

在基坑施工中使用大直徑圓環(huán)支撐方法的流程具體如下：圍護及支撐立柱樁施工→支撐區(qū)域分區(qū)對稱挖土至支撐底→測量定位→鋼筋混凝土支撐分段制作與養(yǎng)護→分層對稱開挖支撐區(qū)域土方（如有兩道及以上混凝土圓環(huán)支撐，重復(fù)以上施工流程）→中心無支撐區(qū)域土方開挖→基礎(chǔ)底板施工與養(yǎng)護→支撐分段拆除→地下室結(jié)構(gòu)施工。

3.測量定位時的注意事項

（1）準(zhǔn)確測出現(xiàn)場的基準(zhǔn)點，劃分出圓環(huán)與各立柱的具體位置，然后請相關(guān)技術(shù)人員進行檢測。

（2）墊層標(biāo)高工作一定要按照規(guī)定完成，混凝土必須要在同一條線上完成支撐。支撐結(jié)構(gòu)的下部需要墊加木板。

（3）使用曲線法定位圓環(huán)梁，保證在施工范圍內(nèi)圓環(huán)梁的圓度是一致的。

（4）要根據(jù)相關(guān)規(guī)定控制圓環(huán)梁的尺寸大小，此外，圓環(huán)梁周圍輔助結(jié)構(gòu)的尺寸大小都要與規(guī)定相符。

4.支撐施工要求

（1）嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求和現(xiàn)行鋼筋混凝土規(guī)范有關(guān)內(nèi)容要求進行施工。

（2）施工縫為垂直縫，不得留斜縫。后一段澆混凝土前，應(yīng)鑿掉施工縫接口處的水泥浮漿和松動的石子并沖洗干凈。

（3）為了盡可能地減少混凝土收縮應(yīng)力對支撐及立柱樁的影響，支撐施工時采取分段進行，一般≤30m。

（4）考慮后期島式挖土形式，支撐施工優(yōu)先基坑四角邊桁架區(qū)域挖土及支撐施工。

5.施工棧橋平臺

在挖掘過程中常常會出現(xiàn)塌陷、施力不均勻等問題，為了確保大型機器能進入施工現(xiàn)場進行挖掘工作，常常會在圓環(huán)支護結(jié)構(gòu)中搭建施工棧橋平臺，見下圖。

施工棧橋平臺布置圖

6.挖土施工時的注意事項

（1）在施工過程中使用大直徑圓環(huán)支撐方法時，最重要的是均勻受力，在挖掘過程中，需要科學(xué)指導(dǎo)施工人員，保護支撐梁。

（2）挖土?xí)r一定要控制局部深度，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行操作。

（3）在挖掘過程中不能只從一側(cè)開始，一定要確保兩側(cè)的挖掘工作是同時進行的，只有這樣，才能保證圓環(huán)梁所受的力是均勻穩(wěn)定的。

（4）挖掘時使用中心留島的方法，以圓環(huán)梁為中心，從其周邊開始挖掘，這樣既能有效地避免塌陷問題，又能縮短施工周期。

7.拆除支撐時的注意事項

（1）確?，F(xiàn)場的換撐條件達到要求后才能拆除支撐，具體操作需要機器的配合。

（2）大直徑圓環(huán)梁是該支撐的關(guān)鍵部分，拆除時要從其周圍入手，減少大直徑圓環(huán)梁的受力。拆完周圍的結(jié)構(gòu)后，才能拆除該圓環(huán)梁。

四、大直徑圓環(huán)支撐方法的優(yōu)勢

1.受力性能良好

（1）大直徑圓環(huán)支撐相互形成水平拱形結(jié)構(gòu)，拱形結(jié)構(gòu)的特點是彎矩小軸力大，充分發(fā)揮了混凝土的抗壓強度，構(gòu)件變形主要為壓縮變形，變形量小。（2）大直徑圓環(huán)支撐方法主要在水平方向上實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的支撐，混凝土自重不在支撐方向上，鋼筋混凝土圓環(huán)梁支撐方向只承受基坑排樁傳遞過來的壓力，改善了圓環(huán)梁混凝土材料受力狀況。在施工過程中，只要科學(xué)安排建筑流程，嚴(yán)謹組織人員操作，就能提高施工過程中的安全性。

2.縮短施工周期

使用大直徑圓環(huán)支撐方法，對周邊水文地質(zhì)環(huán)境要求低，受到干擾少，不易出現(xiàn)糾紛，能穩(wěn)定地控制挖掘速度，有利于實現(xiàn)施工進度安排，縮短施工周期。

3.環(huán)保節(jié)約

基坑較深，周邊水文地質(zhì)條件復(fù)雜，或者民房擁擠、地形受限時，相較于一般的施工技術(shù)，采用大直徑圓環(huán)支撐方法的施工費用低，施工安全度高，施工影響區(qū)域小，工地集約環(huán)保，能為建筑單位帶來經(jīng)濟收益。

五、工程監(jiān)測和結(jié)果分析

從大直徑圓環(huán)支撐基坑支護施工開始，基坑開挖、地下工程建設(shè)，直至基坑肥槽的回填完成均有工程監(jiān)測記錄，累計水平變形位移最大值19mm，遠低于報警值（30mm），滿足設(shè)計要求。

六、結(jié)語

綜上所述，基坑較深，周邊水文地質(zhì)條件復(fù)雜，或民房擁擠、地形受限時，相較于一般的施工技術(shù)，采用大直徑圓環(huán)支撐方法的施工費用低，施工安全度高，工地集約環(huán)保，可以避免基坑施工常見的地面塌陷、開裂問題，在軟土地區(qū)十分適用。