組合支護技術在深基坑施工中的應用探討

何海龍 侯慧敏

摘? ? 要：隨著高層建筑發(fā)展和地下空間拓展的深入，深基坑越來越多，深基坑的支護方式也隨之不斷演化，特別是近年來組合支護技術的出現，更是讓深基坑支護理論愈發(fā)完善。本文介紹了深基坑支護施工中常見的組合支護技術，闡述了組合支護技術的優(yōu)化選擇，提出了組合支護技術在深基坑支護施工過程中出現的問題和解決措施，為后續(xù)組合支護技術的應用完善提供參考和幫助。

關鍵詞：深基坑支護;組合支護技術;應用探討

1? 引言

高層建筑和地下空間拓展的不斷發(fā)展，促使基坑的體量和深度不斷刷新記錄，原有的基坑支護方式已經難以適應不斷出現的深基坑支護需求。深基坑支護相比較于普通基坑，其支護形式、安全等級、風險防控、支護造價大幅提升，甚至在某些建筑項目中，深基坑支護效果和支護可靠性已經是限制建筑工程開發(fā)和工程質量的決定性因素，因此，深基坑支護需要重點關注。

2? ?深基坑支護結構的基本標準

第一，深基坑支護結構需要具備基本的抗變形能力。抵抗基坑開挖后基坑側壁的土壓力和水壓力是基坑支護結構基本作用。對于深基坑而言，隨著開挖深度的增加，支護結構需要承受的壓力成倍增加，為了保證基坑的安全，深基坑支護結構必須具備基本的抗變形能力或者變形必須在可控范圍內，絕對不能發(fā)生支護結構損壞和基坑邊坡失穩(wěn)的情況。

第二，深基坑支護結構必須控制基坑開挖對周邊環(huán)境產生的不利環(huán)境效應。建筑密度與一個地區(qū)的人口密度以及經濟發(fā)展水平成正比，絕大多數深基坑出現在城市中心位置，其社會影響不僅在基坑自身，也與周邊環(huán)境息息相關。深基坑的支護結構，要適應基坑周圍土體及地下水因基坑開挖引起的引力變化，控制應力變化可能帶來的破壞性變形，最大限度保護建設項目影響半徑內的建（構）筑物、市政管線、道路、河流等，避免深基坑施工帶來的周邊環(huán)境糾紛。

第三，深基坑支護結構要有一定的安全儲備應對地下的不確定性。雖然支護結構多為臨時性結構，出于建設成本考慮，設計時不會像建筑主體結構一樣預留足夠的安全儲備，但是地下世界充滿了未知性，依靠相關勘察工作無法對地下情況作出全面的判斷，尤其是對某些分布范圍小，但又剛好出現在控制性層面的不利地層，往往很難準確揭露。而且支護結構施工時，受施工單位人員技術水平和管理水平影響，支護結構施工質量也會有差異?？紤]到這些不利因素的影響，支護結構設計時，必須留出一定的安全儲備，畢竟安全無小事。

3? 建筑工程深基坑施工中常見組合支護技術

組合支護技術是指將兩種或兩種以上支護方式結合起來，共同發(fā)揮基坑支護作用的支護方式，這種組合往往是由項目設計目標、周邊環(huán)境、地質情況、項目工期及投資預算等因素綜合決定的，在不同的建設項目中，支護方案需要考慮的側重點不同。但是總體而言，深基坑的組合支護主要由圍護體系和支撐體系兩部分構成。

3.1? 排樁與鋼管內支撐結合的支護體系

排樁支護是當先運用最多，也是相對較成熟的圍護體系。當前運用較多的樁型是水泥土攪拌樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁。其中鉆孔灌注樁經過多年的發(fā)展，在我國運用比較普遍。鉆孔灌注樁強度高，適用地層廣，施工噪音小，施工沒有振動，不會出現擠土現象。但是由于鉆孔灌注樁施工時多采用跳樁法進行，相鄰樁施工間隔要在24h以上，樁體之間連續(xù)性較差，甚至在某些特殊地區(qū)，地層各向異性明顯，鉆孔灌注樁的垂直度難以保證，導致開挖后會發(fā)現樁與樁之間開叉，這更加加大了樁體之間的空隙，導致灌注樁排樁的止水性變差，在高水位地區(qū)，往往要在灌注樁排樁外側施工水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁作為單獨的止水帷幕輔助鉆孔灌注樁完成對基坑的圍護。水泥土攪拌樁雖然止水性較好，但是其強度相對較低，雖然可以采用型鋼水泥土復合攪拌樁（SMW工法），但受限于當前的施工控制技術和施工設備限制，難以滿足深、大基坑的圍護需要。

鋼管內支撐隨著鋼結構工藝的成熟，已經頻繁出現在深基坑的支護中。鋼管內支撐，其自身重量輕，施工速度快，安裝驗收完成即可開始下一步的土方開挖，不存在支撐養(yǎng)護時間。而且鋼管可重復使用，大大降低了施工成本。同時，在鋼支撐安裝時，可在支撐上安裝支撐應力監(jiān)測裝置和千斤頂，這樣不僅能夠隨時監(jiān)測支撐體系的受力情況，評判支護體系的安全性，而且還能根據需要對鋼支撐施加預應力或者在支撐軸力衰減后，及時進行補壓，大大提升了支撐體系的可控化，甚至在安裝自動檢測設備和自動加壓設備后，可以極大提升基坑監(jiān)測的智能化。3.2? 樁錨支護體系

樁錨支護體系主要包含排樁、錨桿（索）、腰梁、冠梁等構件，它們通過相互作用、相互影響來構成一個受力整體，其中排樁、錨桿（索）是主要的受力構件。排樁主要是鉆孔灌注樁。作為圍護結構的鉆孔灌注樁，一般都采用大樁徑，有時為了提高排樁的抗剪能力同時避免太大樁徑帶來的施工難度，會設計成雙排樁，且考慮到樁體所受剪力在不同開挖深度的差異，一般都會通過提高局部配筋量來提升樁體的抗剪強度。錨桿（索）施工主要在樁體之間斜向成孔，一般不允許在樁體之上開孔，將錨桿（索）打入到穩(wěn)定地層，端部與腰梁錨固，通過張拉對錨桿（索）施加預應力，預應力作用在排樁上，阻止排樁的水平位移。樁錨支護技術的實施對地層要求較高，要求施工地域土質緊密，在軟土環(huán)境下效果則會不理想。

3.3? 水泥土攪拌樁、地下連續(xù)墻與混凝土內支撐結合的支護體系

地下連續(xù)墻適用于絕大多數地層，在砂層中，也可以通過用水泥土攪拌樁預加固槽壁的方法來提高地下連續(xù)墻的成槽質量。原理上，地下連續(xù)墻不存在基坑深度限制，可以作為所有基坑的圍護結構，但考慮到性價比，一般用于15m以上的深、大基坑支護。相比鉆孔灌注樁，雖然地下連續(xù)墻的造價較高，但其可靠性和止水性有很大提升，而且施工工期也可縮短25%以上。地下連續(xù)墻施工時，可在地下連續(xù)墻鋼筋籠上預留埋件（筋），以便基坑開挖后內支撐的施工。對于某些地下結構而言，地下層層高較大，當層高基本接近于基坑支撐縱向間距時，內支撐優(yōu)先考慮混凝土支撐，此時，可以將混凝土支撐與地下結構梁結合起來，合二為一，既省去了混凝土支撐拆撐的麻煩和安全風險，又節(jié)約了材料，省去了結構梁的施工時間和養(yǎng)護時間。

3.4? 地下連續(xù)墻與旋噴錨索結合的支護體系

當前，土地愈發(fā)緊張，尤其是城市黃金地段，用地成本節(jié)節(jié)攀升，如何最大化利用土地已成為城鎮(zhèn)土地商業(yè)開發(fā)的重要命題。通過多年的實踐比較，地下連續(xù)墻在城市建設中可以最大化提高土地利用率。地下連續(xù)墻不僅是一種極為可靠的深基坑圍護結構，而且還能作為止水帷幕以及地下建筑外墻使用，“三墻合一”的優(yōu)勢可以節(jié)省很多的地下空間，同時，在基坑開挖時不用再考慮基坑放坡，能夠有效提高施工場地利用率。地下連續(xù)墻施工時，在墻體上預留孔洞，然后進行旋噴錨索施工，通過腰梁將地下連續(xù)墻與錨索結合在一起，大大提升支護體系的可靠性，同時避免了其他支撐形式對基坑土方開挖的影響，提升土方開挖效率。這種地下連續(xù)墻與旋噴錨索結合的支護體系不存在拆撐的問題，可以加速地下結構的施工進度，同時這種支護體系可以長時間有效，比較適合建設工期較長的深基坑施工。

4? 深基坑組合支護體系的選擇

基坑的支護體系選擇一直以來都是一個難題，國內外也沒有一個統(tǒng)一的標準。《深基坑工程設計施工手冊》中，把基坑支護方法的選擇原則簡單概括為“安全、經濟、方便施工、因地制宜”，《基坑工程手冊》中根據基坑開挖的深度和項目所屬地區(qū)，列了一個方案選擇表。而在實際操作過程中，各地又因為當地施工工藝的成熟情況，地質情況，甚至當地專家組的偏好等形成了具有地方特色的基坑支護方案選擇流程。

通過大量實踐，本人總結了以下幾點，希望在基坑支護方案選擇問題上能有所幫助。

（1）收集勘察報告和建設單位相關要求，提取可能影響基坑支護方案選擇的主要數據和因素。

（2）充分參考當地同類工程項目的成功案例。成功的案例必定是最適應當地大的地質情況和當地的施工水準。

（3）確定初選方案。根據建設項目所處環(huán)境、建設單位對基坑支護的要求、基坑幾何尺寸、基坑安全等級、勘察資料和相關規(guī)范，制定基坑檢測項目，提出基坑變形監(jiān)測控制參考值，初步確定至少三個基坑支護結構的形式。

（4）基坑支護方案綜合評定。將基坑支護初選方案，分別按照綜合造價、施工工期、工藝成熟度、支護系統(tǒng)先進性、場地需求、支護結構的再利用比例、支護施工對環(huán)境的影響、支護結構對后續(xù)施工的影響，對各項進行量化評分，然后將各項評分分別加權加和，各項權重分別為0.3、0.25、0.15、0.05、0.05、0.1、0.05、0.05。

（5）確定優(yōu)選方案。根據三個支護方案的綜合評定結果，得分最高的可擬定為優(yōu)選方案。

（6）確定最終方案。將優(yōu)選方案提交專家組評審，根據專家評審意見，對方案進行進一步優(yōu)化，確定最終方案。

5? 深基坑支護施工過程中出現的問題和解決措施

5.1? 基坑的降水和止水問題

隨著基坑開挖深度的不斷增加，基坑支護結構所面臨的地下水文環(huán)境也會愈發(fā)繁雜，特別是深基坑，基本都要面對基坑降水和止水問題。通過對以往基坑安全事故的調查分析，因地下水處置不當引起的基坑安全問題占比很高。在基坑圍護結構施工完成后，基坑土方開挖前，必須制定專業(yè)的基坑降水和止水方案，特別是鉆孔灌注樁等止水性較差的圍護結構，必須施工止水帷幕?；咏邓畱谕练介_挖之前展開，隨時監(jiān)測地下水位變化情況，當地下水位太低，超過控制值時，為了避免對周圍建（構）筑物產生不利影響，必須利用回灌井進行地下水回補，使水位保持在允許范圍內。同時基坑開挖時，要儲備足夠的堵漏材料，以免止水帷幕漏水，影響基坑土方開挖，甚至沖毀基坑圍護結構。

5.2? 基坑變形檢測和變形控制

基坑變形監(jiān)測是守護基坑安全的屏障，要按照設計及規(guī)范要求，按時完成。深基坑圍護結構變形是必然的，但變形必須控制在合理范圍內。一旦發(fā)現變形超過預警值，必須采取措施對支護結構進行加固和補強，必要時，要撤離基坑內及基坑周邊的施工人員和設備，待確定安全后再恢復施工。

5.3? 基坑超挖和挖土過快問題

深基坑土方開挖要循序漸進，要嚴格按照設計深度和規(guī)范要求逐步開挖，要給支護結構留出足夠的時間適應因土方開挖引起的應力調整。每一層土方開挖完成后，要及時進行支撐系統(tǒng)的施工，對于混凝土支撐和錨索（桿），必須保證強度和預應力達到設計要求后才能開始下一層土的開挖。

5.4? 不按設計方案施工

按圖施工是基本要求，但是有些施工人員盲目迷行經驗，心存僥幸心理，不顧工程安全，怎么施工方便就怎么干，私自修改設計，給深基坑支護體系留下了安全隱患，甚至造成安全事故。深基坑支護體系施工，必須選擇具備相應資質的單位，要加強施工人員安全教育和提升質量意識，提高施工組織管理水平，確保支護體系的施工質量。

6? 結束語

隨著科技的發(fā)展和工程實踐的深入，深基坑的支護形式將進一步完善和改進，深基坑的組合支護方案也將更加多元化，如何根據特定的工程要求，選擇最優(yōu)的組合支護方案，還需要我們繼續(xù)探索。

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