深基坑大長(zhǎng)邊單側(cè)支護(hù)半逆做法施工技術(shù)

陳飛飛

摘要：以東臺(tái)站站前廣場(chǎng)及綜合客運(yùn)樞紐配套工程的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)深基坑大長(zhǎng)邊支護(hù)單側(cè)的設(shè)計(jì)、施工等方面進(jìn)行了一定的探索和總結(jié)，并從支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部豎向位移、深層水平位移、周邊建筑及周邊地表豎向位移4個(gè)方面對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了模型計(jì)算和監(jiān)控量測(cè)。結(jié)果表明：使用深基坑大長(zhǎng)邊單側(cè)支護(hù)半逆作法施工技術(shù)可以有效地控制基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑物的豎向位移，可為類似的工程設(shè)計(jì)和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：深基坑?站前廣場(chǎng)?單邊支護(hù)?半逆作法

中圖分類號(hào)：TU79??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

Construction?Technology?of?the?Semi-Reverse?Method?Applied?on?the?Unilateral?Support?Structure?of?the?Long?Side?of?the?Deep?Foundation?Pit

CHEN?Feifei

（Beijing?Municipal?Third?Construction?Engineering?Co.，?Ltd.，?Beijing，?100062?China）

Abstract：?Taking?the?support?structure?of?the?deep?foundation?pit?in?the?station?square?and?the?auxiliary?project?of?the?integrated?passenger?transportation?hub??of?Dongtai?Station?as?the research?object，?this?paper?explores?and?summarizes?the?design?and?construction?of?the?unilateral?support?structure?of?the?long?side?of?the?deep?foundation?pit，?and?calculates?and?measures?the?stability?of?the?support?structure?from?four?aspects：?the?horizontal?displacement?of?the?top?of?the?support?structure，?the?vertical?displacement?of?the?top?of?the?support?structure，?the?horizontal?displacement?of?the?deep?layer，?and?the?vertical?displacement?of?surrounding?buildings?and?surrounding?surfaces.?The?results?show?that?the?construction?technology?of?the?semi-reverse?method?used?in?the?unilateral?support?structure?of?the?long?side?of?the?deep?foundation?pit?can?effectively?control?the?vertical?displacement?of?the?support?structure?of?the?foundation?pit?and?surrounding?buildings，?which?can?provide?reference?for?similar?engineering?design?and?construction.

Key?Words：?Deep?foundation?pit;?Station?square;?Unilateral?Support?structure;?Semi-reverse?method

2022年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》[1]特別指出：要建設(shè)多層級(jí)一體化綜合交通樞紐，優(yōu)化綜合交通樞紐城市功能，完善綜合客運(yùn)樞紐系統(tǒng)，加強(qiáng)與城市交通系統(tǒng)有效銜接，打造綜合交通樞紐集群，提高集群內(nèi)樞紐城市協(xié)同效率。毛潔[2]以濟(jì)南西客站站前廣場(chǎng)的深基坑為例，闡述了放坡和復(fù)合土釘墻結(jié)合支護(hù)形式經(jīng)濟(jì)性和可靠性。廖濤[3]以湘潭市火車站站前廣場(chǎng)的深基坑為例，闡述了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的可行性和合理性。高翔[4]以淮安東站站前廣場(chǎng)的深基坑為例，闡述了地連墻和鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)形式的安全性和合理性。李丹[5]等以長(zhǎng)江五橋江南工作井超深基坑為例，闡述了地下連續(xù)墻結(jié)合內(nèi)支撐的支護(hù)體系的安全性。蔡興平[6]等以蘇州工業(yè)園區(qū)某基坑為例，闡述了鉆孔灌注樁結(jié)合內(nèi)支撐的支護(hù)體系的安全性、經(jīng)濟(jì)性、適用性。許冠[7]等以某坑為研究對(duì)象，闡述了預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合內(nèi)支撐的支護(hù)體系的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

目前，深基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)施工大多都是先撐后挖的正做法施工，即使采用鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，也是僅考慮了從最外側(cè)出土，保留斜撐部位土方，待斜撐施工完成后，再挖除斜撐內(nèi)側(cè)三角區(qū)土方，從而忽略了斜撐支護(hù)結(jié)構(gòu)在最內(nèi)側(cè)，必須先將斜撐支護(hù)一側(cè)的土方挖除，然后由內(nèi)向外的順序進(jìn)行土方開挖與底板施工作業(yè)的工況。因此筆者以東臺(tái)站站前廣場(chǎng)及綜合客運(yùn)樞紐配套工程的深基坑為例，闡述先進(jìn)行最內(nèi)側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，并從支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部豎向位移、深層水平位移、周邊建筑及周邊地表豎向位移4個(gè)方面分析深基坑大長(zhǎng)邊單側(cè)支護(hù)半逆作法的安全性和適用性。

1?工程概況

1.1基本工程概況

東臺(tái)站站前廣場(chǎng)及綜合樞紐配套工程，位于鹽城市東臺(tái)市老火車站，站前廣場(chǎng)地下室結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積9?841.91?㎡，地下一層，基坑開挖深度7.1?m。

1.2基坑周邊環(huán)境

站前廣場(chǎng)基坑周邊環(huán)境如下：基坑?xùn)|側(cè)為在建的高鐵站站房。基坑南側(cè)為在建北海路框涵，與本工程緊鄰，鉆孔樁排樁支護(hù)。基坑西側(cè)為已建站前路，距離基坑下坎線邊約25?m?；颖眰?cè)為在建北海路框涵，與本工程緊鄰，鉆孔樁排樁支護(hù)。北海路框涵已經(jīng)開始施工，基坑周邊環(huán)境如圖1所示。由于基坑靠近高鐵既有鐵路線，所以該項(xiàng)目對(duì)既有鐵路線的變形控制非常重要。

由圖可見基坑出土三面受限，僅有西側(cè)可以作為出土口，且施工順序必須是由東向西進(jìn)行。

1.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，在本次勘察深度范圍內(nèi)的地基土為第四紀(jì)全新世—晚更新世沉積土層，主要由黏性土、粉性土及砂土組成，各土層間的強(qiáng)度、壓縮變形差異性較大。

2?施工設(shè)計(jì)階段

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

東臺(tái)站站前廣場(chǎng)的開挖面積大，不具備對(duì)撐的施工條件，開挖深度深，但根據(jù)該工程實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，基坑西側(cè)、南側(cè)、北側(cè)均有現(xiàn)狀支護(hù)結(jié)構(gòu)，東側(cè)緊鄰在施站房和既有鐵路線，在基坑開挖時(shí)以及開挖完成后，東側(cè)站房處于在施狀態(tài)，因此支護(hù)結(jié)構(gòu)要能保證站房的安全施工條件。緊鄰在施站房東側(cè)為既有高鐵線路，高鐵線路對(duì)變形的要求極為嚴(yán)格，所以控制既有鐵路線的變形在安全范圍以內(nèi)是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重中之重。

借鑒相同施工環(huán)境下南側(cè)框涵開挖后的土質(zhì)較差，以及框涵既有支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況。在綜合考慮了基坑的平面形狀及尺寸、開挖深度、周邊環(huán)境條件、主體結(jié)構(gòu)形式，變形和位移控制等因素后，最終選定鉆孔灌注樁支護(hù)+H型鋼斜撐（間距9?m）的支護(hù)形式，H型鋼底部支撐于基座樁冠梁之上，頂部支撐于圍護(hù)樁冠梁之上，設(shè)計(jì)形式參考圖2，止水措施采用止水帷幕。

H型鋼斜撐采用半逆作法施工技術(shù)：即完成鉆孔灌注樁和斜撐基座樁施工后，先挖除斜撐基座樁范圍內(nèi)冠梁標(biāo)高以下部分土體，土體采用放坡開挖，然后在斜撐基座樁范圍內(nèi)施打鋼板樁，鋼板樁頂部用型鋼對(duì)撐，挖除鋼板樁內(nèi)土方至基座灌注樁冠梁底標(biāo)高，拔除斜撐部位的鋼板樁，添加斜撐。從支護(hù)結(jié)構(gòu)總體來(lái)說(shuō)，施工順序?yàn)橄韧诔练?，后支設(shè)斜撐，但是從局部來(lái)說(shuō)，都是先做好支護(hù)結(jié)構(gòu)再開挖土方，所以稱為半逆作法。此施工技術(shù)適用于：基坑出土口三面受限，且施工順序必須從基坑最內(nèi)側(cè)開始向外側(cè)施工的情況。

2.2 設(shè)計(jì)施工圖

2.3 計(jì)算方法

采用有限元分析軟件Midas-GTS進(jìn)行模擬計(jì)算，在Midas-GTS中采用單元的生死技術(shù)有效地模擬圍巖土體的開挖。計(jì)算時(shí)巖土的塑性本構(gòu)模型采用修正摩爾-庫(kù)倫模型，該模型主要適用于在單調(diào)荷載作用下顆粒狀材料，在巖土工程中應(yīng)用廣泛。材料參數(shù)主要包含粘聚力、內(nèi)摩擦角、切線和割線模量以及卸載模量等，上述數(shù)據(jù)均參考項(xiàng)目地勘報(bào)告取值。

2.4 計(jì)算模型

有限元計(jì)算采用三維空間模型，土體、框架涵、采用實(shí)體單元模擬，防護(hù)樁采用樁單元模擬，冠梁和斜撐采用梁?jiǎn)卧M。為了消除約束邊界對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，計(jì)算模型范圍是456?m×300?m×40?m。新建基坑工程臨近既有鐵路線路路基結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

2.5防護(hù)工況下既有鐵路線的變形位移分析

因?yàn)榧扔需F路線的變形為本項(xiàng)目變形控制的重點(diǎn)，所以按照施工過(guò)程分別計(jì)算打樁施工時(shí)既有鐵路線的豎向位移圖4，斜撐基座樁范圍內(nèi)土方開挖時(shí)既有鐵路線的豎向位移圖5，添加支撐時(shí)既有鐵路線的豎向位移圖6，土方開挖完成時(shí)既有鐵路線的豎向位移圖7，4個(gè)施工階段的豎向位移計(jì)算云圖。

經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，各工況的豎向位移均未超過(guò)鐵路部門要求的變形限值，計(jì)算結(jié)果滿足變形控制的需要。

3?基坑支護(hù)后期效果檢查

該工程在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移、豎向位移、深層水平位移、周圍地表及周邊建筑物的豎向位移、內(nèi)力監(jiān)測(cè)值全周期無(wú)異常，支護(hù)效果良好，鉆孔灌注樁深層位移累計(jì)位移最大值為1.3?mm，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移最大變化量X方向最大2.5?mm，Y方向最大2.13?mm。支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部豎向位移最大變化量為6.2?mm。

4?結(jié)語(yǔ)

該工程在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際情況，通過(guò)實(shí)際分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，制定科學(xué)合理的施工工藝采用了二次復(fù)合支護(hù)以及中途換撐的施工工藝，完成了支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，形成了“深基坑大長(zhǎng)邊單側(cè)支護(hù)半逆做法施工技術(shù)”，通過(guò)一系列措施控制了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的變形位移和周邊既有鐵路線的變形位移，保證地下工程順利施工。

該文以東臺(tái)站站前廣場(chǎng)及綜合樞紐配套工程為載體，以實(shí)際施工流程為依據(jù)，闡述了內(nèi)支撐的施工工藝，也為日后類似施工環(huán)境提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]?國(guó)務(wù)院.“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃（國(guó)發(fā)〔2021〕27號(hào)）[EB/OL].（2022-01-18）.?https：//xxgk.mot.gov.cn/2020/jigou/zhghs/202201/t20220119_3637245.html.

[2]?毛潔.濟(jì)南西客站站前廣場(chǎng)深基坑的設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐[J].西部探礦工程，2020，32（3）：19-22.

[3]?廖滔.湘潭市火車站站前廣場(chǎng)基坑樁錨支護(hù)設(shè)計(jì)探討[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47（1）：159-160.

[4]?高翔.高鐵站房站前廣場(chǎng)地下空間工程深基坑施工技術(shù)探討[J].工程技術(shù)研究，2019，4（1）：58-59.

[5]?李丹，武文清，楊濤，等.長(zhǎng)江漫灘區(qū)逆作法施工超深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形受力分析[J].施工技術(shù)，2021，50（7）：18-20，25.

[6] 蔡興平，邵永健.大面積深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型與開挖模擬[J].蘇州科技大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2022，35（2）：32-39.

[7]?許冠，曾婕，成怡沖，等.管樁結(jié)合雙半圓支撐體系在基坑工程中的應(yīng)用[J].巖土工程技術(shù)，2022，36（3）：179-184.