建筑基坑工程中內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)應(yīng)用研究

【摘要】建筑基坑工程中，支護(hù)與開挖是施工者經(jīng)常遇到的傳統(tǒng)施工內(nèi)容，具有技術(shù)復(fù)雜、干擾因素多的特點(diǎn)。而內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)是隨基坑支護(hù)研究深入而出現(xiàn)的一種新型技術(shù)，其可以有效保證基坑工程質(zhì)量。因此，文章結(jié)合典型內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目，闡述了內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)的應(yīng)用流程及要點(diǎn)，并對(duì)內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了進(jìn)一步研究，以期為基坑施工提供一定參考。

【關(guān)鍵詞】建筑基坑工程;內(nèi)撐式排樁施工;鋼筋混凝土

內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)又可稱之為樁排式地下墻、柱列式擋土墻，隸屬于板式支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，可以將單個(gè)鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁、鋼板樁等類型樁體并排連接，促使一個(gè)墻體同時(shí)具備防滲、擋土功能，提高建筑基坑工程施工效益。基于此，研究內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)在建筑基坑工程中的具體應(yīng)用具有非常突出的現(xiàn)實(shí)意義。

1、內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目概述

某高層建筑一層地下室基坑位于濱海湖沼相沉積平原地貌單元上，各土層分布由上至下分別為雜填土（性質(zhì)不均）、淤泥質(zhì)黏土（干強(qiáng)度與韌性中等）、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（干強(qiáng)度與韌性中等）、淤泥質(zhì)黏土（干強(qiáng)度與韌性中等）、粉質(zhì)黏土混粉砂（干強(qiáng)度與韌性中等），土質(zhì)較差。該基坑平面近似長方形，外包尺寸大約為69mx61m。基礎(chǔ)施工時(shí)，所選樁型為大直徑鉆孔灌注樁，挖深為8.26m（中間電梯井坑位置挖深為10.56m～11.69m），最大高度差為3.8m。該建筑基坑周邊環(huán)境高度復(fù)雜，東側(cè)建筑物密集分布，西北側(cè)為主干道路，交通流量較大，南側(cè)為廣場，場地較為狹窄，且對(duì)變形控制要求較為嚴(yán)格。經(jīng)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DB33/T1008）的相關(guān)要求，為一級(jí)基坑。通過對(duì)基坑規(guī)模與周邊環(huán)境、場地地質(zhì)進(jìn)行分析，認(rèn)為選擇內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)較為恰當(dāng)，排樁類型為鋼筋混凝土樁，支撐為鋼筋混凝土桁架式角撐。

2、建筑基坑工程中內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)的應(yīng)用流程及要點(diǎn)

2.1內(nèi)支撐選型與布置

在內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)選型與布置過程中，建筑施工技術(shù)人員可以根據(jù)基坑平面形狀、開挖深度、平面尺寸、圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式等因素，結(jié)合基坑周邊環(huán)境保護(hù)與鄰近建筑物運(yùn)行情況，對(duì)多種內(nèi)支撐形式進(jìn)行比對(duì)[1]。常用的內(nèi)支撐平面類型為桁架式角撐、邊桁架，兩者在桿件分工受力、桿件軸向受力方面具有一致性，但前者具有支撐總變形小、傳力路徑短、便于施工組織的優(yōu)良特點(diǎn)，可以選擇鋼筋混凝土排樁與桁架式角撐結(jié)合的形式。

在內(nèi)支撐平面類型確定之后，施工技術(shù)人員可以采用優(yōu)缺點(diǎn)比對(duì)的方式，選擇恰當(dāng)?shù)膬?nèi)支撐材料。常用的內(nèi)支撐材料有鋼支撐、鋼筋混凝土支撐兩種。前者具有材料強(qiáng)度佳、速度快、可重復(fù)使用、可預(yù)加支撐軸壓力、減少支護(hù)變形的優(yōu)良特點(diǎn)，但也存在初始成本高、一次性耗材量大、截面尺寸小、易失穩(wěn)、無法形成剛性連接等缺點(diǎn)[2]。而后者具有布置靈活、剛度大、穩(wěn)定性好、松弛變形小、耐碰撞等優(yōu)良特點(diǎn)，但也存在拆除難度大、施工時(shí)間長、支柱多、無法預(yù)先加設(shè)軸壓力的缺陷。綜合分析多種因素，可選擇鋼筋混凝土支撐。

2.2主體結(jié)構(gòu)開挖施工

在鋼筋混凝土材料確定之后，施工技術(shù)人員可以結(jié)合設(shè)計(jì)方案，開展主體結(jié)構(gòu)開挖施工。首先，采用跳打施打、隔兩根打一根的方式，進(jìn)行圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)施工。一般次根樁需要在首根樁身砼強(qiáng)度提升到前期設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分之七十及以上后，方可進(jìn)行正常施工。整體樁身砼的充盈系數(shù)、砼超灌標(biāo)高分別應(yīng)大于1.1、設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)準(zhǔn)高度500.0mm，且應(yīng)保證多余部分鑿除后樁頂砼強(qiáng)度與前期設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求相符合[3]。

其次，在圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)施工任務(wù)完成且監(jiān)測結(jié)果與設(shè)計(jì)質(zhì)量要求相符合后，施工技術(shù)人員可以基坑支護(hù)設(shè)計(jì)平面布置方案為依據(jù)，利用分區(qū)段、分層的盆式開挖手段，從西部向東部順序推進(jìn)。即將整個(gè)施工區(qū)域劃分為東、西兩個(gè)部分。在西部各層土方開挖階段，需要以施工水平支撐梁及穩(wěn)定的維護(hù)體系構(gòu)建、創(chuàng)造次層土方開挖條件為目標(biāo)，進(jìn)行1.8m深度左右的土方開挖。在土方開挖作業(yè)完成后，放出支撐梁位置大樣，并通過人工開挖手段，挖出支撐梁、墊層。同時(shí)夯實(shí)邊坡，并用水泥砂漿罩面，水泥砂漿厚度為25.0mm。水泥砂漿罩面之后，選擇C15砼設(shè)置墊層，墊層厚度為100.0mm。在墊層設(shè)置完畢后，進(jìn)行支撐梁鋼筋并支模的安裝，并進(jìn)行支撐梁混凝土的均勻澆筑、振搗。

在東部各層土方開挖階段，施工技術(shù)人員需要以水平支撐施工完畢且砼與設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求相符為啟動(dòng)施工程序標(biāo)識(shí)，利用機(jī)械開挖手段，繼續(xù)向深處開挖。在機(jī)械開挖至基坑底部土層厚度為500.0mm時(shí)，施工技術(shù)人員可以轉(zhuǎn)用人工開挖手段，邊開挖邊修整。特別是基坑周邊500.0cm壓坡段，應(yīng)貫徹分批次、間隔原則，每批次進(jìn)行500.0cm寬度開挖，開挖作業(yè)完成后立即進(jìn)行C15毛石砼墊層封閉底部。需要注意的是，封閉底部墊層應(yīng)與圍護(hù)樁緊貼，且墊層標(biāo)準(zhǔn)高度低于底板高度。同時(shí)在與基礎(chǔ)工程樁周邊間隔100.0mm位置（底板邊、圍護(hù)樁內(nèi)邊線之間），均勻澆筑C15毛石砼墊層，保證基礎(chǔ)樁完整性[4]。

最后，配合土方開挖作業(yè)，運(yùn)用盲溝疏導(dǎo)+集水井匯水的方式，配合φ48mm圍護(hù)欄桿、三根φ48mm鋼管、100mmx100mm預(yù)埋件、100mm厚C15素砼墊層，構(gòu)建完整的基坑排水系統(tǒng)。

2.3施工過程質(zhì)量監(jiān)測

考慮到建筑基坑工程位于高度復(fù)雜的軟土地基環(huán)境中，西北側(cè)為車流量較大的交通要道，東南側(cè)建筑物分布密度較大，且周邊密布市政水電地下管線，為保證基坑工程實(shí)施階段基坑底部的穩(wěn)定性以及周邊地質(zhì)環(huán)境的安全性，施工技術(shù)人員可以科學(xué)設(shè)置支撐軸力、支護(hù)邊坡形狀變化監(jiān)測設(shè)施，展開實(shí)時(shí)監(jiān)測。具體監(jiān)測時(shí)，除5個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)外，還包括沉降監(jiān)測點(diǎn)20點(diǎn)、測斜孔6個(gè)、水位觀測孔2個(gè)、鋼筋應(yīng)力計(jì)6組12只。其中沉降觀測點(diǎn)多布置在東側(cè)，采用高精度水準(zhǔn)儀，間隔一定的周期（開挖階段壓頂梁每星期）對(duì)基坑周邊鄰近道路、建筑物的沉降情況進(jìn)行觀察、測量、記錄、匯總、分析;而測斜孔深度為14.0m，運(yùn)用高精度測斜儀在水平支撐施工完畢前每五天進(jìn)行一次監(jiān)測，同時(shí)在西部水平支撐施工完畢但東部水平支撐進(jìn)入施工時(shí)每三天進(jìn)行一次觀測、記錄，獲取基坑開挖階段側(cè)壁土體隨深度變化在水平方向的位置移動(dòng)情況[5]。

3、建筑基坑工程中內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)的應(yīng)用效果

支護(hù)西側(cè)剖面中支護(hù)樁外側(cè)土體實(shí)測位移最大為81.56mm，上道內(nèi)支撐實(shí)測軸力最大為4023kN，下道內(nèi)支撐實(shí)測軸力為2786kN，支護(hù)結(jié)構(gòu)壓頂梁沉降最大值為8.8mm（小于設(shè)計(jì)值），側(cè)壁最大水平位移為145mm（在容許范圍內(nèi)且未達(dá)到破壞值），路面沉降最大值為10.02mm（小于設(shè)計(jì)值）且在中后期趨于穩(wěn)定狀態(tài)。通過對(duì)建筑基坑工程監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，可知：該基坑采用內(nèi)支撐排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，在開挖與地下結(jié)構(gòu)施工過程中，整個(gè)支護(hù)體系處于整體平穩(wěn)無失衡狀態(tài)，支護(hù)樁測斜曲線也沒有出現(xiàn)較為突出的劇烈變化點(diǎn)。同時(shí)內(nèi)支撐軸力變化均勻有序，東側(cè)毗鄰建筑物沉降變化幅度不大，西北側(cè)水電地下管線正常運(yùn)作均未受施工影響。表明：內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)的應(yīng)用，可以保證建筑基坑各桿分工軸向受力，維持中大跨度作業(yè)安全。同時(shí)桁架式角撐的應(yīng)用，可以縮短傳力路徑，明確傳力方向，以四角撐相對(duì)獨(dú)立的形式，控制支撐總體變形處于較小水平。并為基坑分區(qū)挖土、分區(qū)換撐、支撐澆筑等施工組織作業(yè)順利進(jìn)行提供依據(jù)。而鋼筋混凝土材料的應(yīng)用，也可以最大限度提高平面布置靈活度。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，任意確定界面形式、尺寸。同時(shí)基于鋼筋混凝土材料本身強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐碰撞、無松弛變形的特點(diǎn)，可以提升基坑施工作業(yè)安全質(zhì)量，保證施工效益。

總結(jié)：

綜上所述，相較于其他類型基坑支護(hù)形式而言，內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)在基坑開挖與主體工程地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)具有突出的優(yōu)勢，其不僅可以利用內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)為維護(hù)構(gòu)件的平衡、穩(wěn)定提供充足支撐，而且可以在側(cè)向小變形條件下承載傳力，充分發(fā)揮樁間土拱效應(yīng)。基于此，在開挖深度大、開挖場地周邊存在重要建筑物、場地管線對(duì)變形要求較為嚴(yán)格、場地狹窄且地質(zhì)條件復(fù)雜等建筑基坑施工過程中，施工技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況，遵循標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)實(shí)施流程，有序施工，保證施工任務(wù)順利完成。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖淑君，彭衛(wèi)平.某深大基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案選型分析[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2018，45（S1）：190-196.

[2]莊小杰，龐戈，趙艷波，等.鋼斜撐結(jié)合排樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用技術(shù)[J].安徽建筑，2020，239（03）：148-155.

[3]羅東偉.內(nèi)撐式與錨拉式排樁相結(jié)合的深基坑支護(hù)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)分析[J].智能城市，2018，004（008）：28-29.

[4]孫東哲.排樁內(nèi)支撐支護(hù)體系在深基坑中的運(yùn)用[J].中國金屬通報(bào)，2018，988（01）：114-115.

[5]曾建聰.內(nèi)撐式排樁施工技術(shù)在建筑基坑開挖中的應(yīng)用研究[J].福建建材，2020，228（04）：86-87.

作者簡介：

鄧文杰（1983.04-），男，江蘇阜寧人，大學(xué)本科，研究方向：建筑工程和交通路橋工程，中級(jí)工程師。