土巖組合地區(qū)深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)的施工技術優(yōu)化與應用

摘 要：常規(guī)的土巖組合地區(qū)深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工主要使用樁壁周圍鉆孔法形成支護樁墻，易受錨桿固定點位變化影響，支護錨固力偏低，因此需要設計一種全新的土巖組合地區(qū)深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術。本文搭建重力式內(nèi)支撐支護擋墻，施打SMW內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)工法樁，設置內(nèi)支撐支護預應力錨索，從而完成深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工。實例分析結(jié)果表明，本文設計的土巖地區(qū)深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術的支護錨固力較高，符合深基坑內(nèi)支護要求，具有可靠性和一定的應用價值，為優(yōu)化土巖組合地區(qū)的施工進程、降低施工難度做出了一定貢獻。

關鍵詞：土巖組合地區(qū)；深基坑；支撐支護結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU 753" " " " " 文獻標志碼：A

在土巖組合地區(qū)，土體和巖體在空間上常呈不規(guī)則分布狀態(tài)[1]，容易受環(huán)境變化影響出現(xiàn)滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災害[2]。深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工的條件復雜，注意要點較多。首先，需要考慮支撐結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性，避免因安裝誤差導致支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或變形。其次，在拆除過程中，需要注意拆除順序和方式，避免對周圍土體和環(huán)境造成不良影響。最后，需要在整個施工過程中進行監(jiān)測和控制，保證支撐結(jié)構(gòu)的使用壽命，并保障其安全性。尤其在土巖組合地區(qū)，基坑周圍土體可能存在軟弱地層或原始地質(zhì)條件較差，采用內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)可有效提高基坑的穩(wěn)定性和安全性，防止發(fā)生土體滑坡、崩塌等地質(zhì)災害[3]。在上述背景下，本文對土巖組合地區(qū)的深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術進行了研究。

1 工程概況

為了驗證所設計的土巖組合地區(qū)深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術的施工效果，本文選擇某深基坑工程進行實例分析。已知該工程位于某市的偏遠土巖區(qū)域，基坑開挖面積為67854m2，基地標高為-5.63m。研究區(qū)域的基坑開挖較深，支護設計總長度為1024.5m，屬于臨時支護結(jié)構(gòu)。根據(jù)該工程的設計要求，本文調(diào)整了勘探鉆孔地面標高。該研究區(qū)域的地層巖土層分布見表1。

由表1可知，研究區(qū)域鉆孔后出現(xiàn)了地下水。地下水的類型包括孔隙水、裂隙水和熔巖水，埋深為2.3m～5.8m，水位標高為6.54m～11.53m。

研究區(qū)域使用基礎樁錨結(jié)構(gòu)進行施工。樁錨支護施工示意圖如圖1所示。

由圖1可知，上述施工方式可以根據(jù)支護變形限制要求調(diào)整預應力，限制支護結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重形變。研究區(qū)域根據(jù)GB50497基坑工程監(jiān)測標準設計施工方案，保證基坑開挖深度遵循地質(zhì)條件要求。施工雜填土部分將混凝土鉆孔灌注樁與預應力錨索作為主要支護結(jié)構(gòu)。

2 土巖組合地區(qū)深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術設計

2.1 搭建重力式內(nèi)支撐支護擋墻

以上述工程為例，本文使用放坡開挖技術搭建重力式內(nèi)支撐支護擋墻。先根據(jù)邊坡的穩(wěn)定性關系進行護坡處理[4]，再根據(jù)庫倫強度理論進行重力分解，此時的邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)計算式KS如公式（1）所示。

式中：c為土體黏聚力；l為基坑下部圓弧長度；FN為基坑支護法向力；φ為土體的滑動剪力角；FW為支護抗滑力；θ為滑動法線與垂線夾角。

根據(jù)上述邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)可以確定土體支護平衡條件，使用預應力錨桿復合土釘墻進行支護處理。計算土釘墻的復合支護剪力ksj，如公式（2）所示。

式中：ksj為支護抗滑力矩與滑動力矩比值；ψ為支護摩擦系數(shù)；Gj為支護錨桿自重。

此時進行水泥拌和處理[5]，計算重力式內(nèi)支撐支護擋墻墻體的嵌固深度與嵌固寬度，穩(wěn)定性驗算式如公式（3）所示。

式中：Epk為墻體承受被動土壓力值；G為墻體自身質(zhì)量；um為墻體底面壓力；B為墻面寬度；Eak為墻體承受的主動壓力值。

根據(jù)計算出的支護參數(shù)調(diào)整重力式支護擋墻的支撐形式，選取可靠的墻體厚度[6]，此時墻體的受彎承載力M如公式（4）所示。

M=αfc（h）+Ap （4）

式中：α為支撐系數(shù)；fc（h）為混凝土抗拉強度；Ap為受拉區(qū)截面積。

根據(jù)受彎承載力可以調(diào)整重力墻支撐位置，設置不同的支撐支護槽段。

本文設計的深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術使用“U”形鋼板樁搭建重力式內(nèi)支撐支護擋墻[7]。該鋼板樁的強度較高，可以作為基礎圍護結(jié)構(gòu)降低支護風險。該鋼板樁的剖面示意圖如圖2所示。

由圖2可知，此時需要進行柱列式布置，改變相鄰樁間的間隔，并切割重合部分，以提高內(nèi)支撐支護擋墻的防滲水能力。搭建的支護擋墻如圖3所示。

由圖3可知，使用上述支護擋墻可最大程度滿足支護嵌固要求，降低深基坑支護風險。

2.2 施打SMW內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)工法樁

為了避免在施工中受基坑側(cè)壁強度改變的影響發(fā)生嚴重的施工安全事故，本文根據(jù)基坑土體的形變要求和住戶防水原則施打SMW工法樁，將其作為內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)，輔助止水帷幕和連續(xù)墻完成支護施工。施打工法樁前，需要在重力支護擋墻外側(cè)設置止水帷幕，利用旋噴樁進行保護處理。

施打內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)前，需要根據(jù)施工要求選取支護材料，考慮施工質(zhì)要求，本文選取鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)，使用支撐平面布置法調(diào)整桁架、角撐的位置，按照不規(guī)則布置法生成完整的內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)體系。SMW內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)工法樁施打示意圖如圖4所示。

根據(jù)圖4確定合理的施工順序及配套機械、水泥等材料的放置位置，并規(guī)劃具體的施打方案，具體方案如下所示。1） 按照攪拌樁樁位平面布置圖測量放線處理，清除施打前地面存在的障礙物，設置導向樁，樁位平面偏差≤5mm。2） 進場組裝三軸攪拌機與樁架，試運轉(zhuǎn)正常后才能就位。3） 確定施工位置，開挖導向溝，確定是否置放導軌，并設置定位型鋼。導溝開挖后，需要根據(jù)設計要求在導向定位型鋼上做出鉆孔位置和“H”形鋼的插入位置。4） 根據(jù)確定的位置移動樁機并就位，就位平面誤差≤2cm。用水平尺將平臺調(diào)平，并調(diào)直機架，保證機架垂直度偏差≤0.5%。5） 制備水泥漿液。根據(jù)設計圖紙要求的加固土體強度、水泥摻量等指標，利用工藝試驗和配合比試驗得出水泥漿配合比，施工中嚴格按照該配合比進行泥漿配制。6） 噴漿、噴氣攪拌下沉至樁底標。當攪拌樁機鉆桿下沉到攪拌樁的設計樁頂標高時，開動灰漿泵，待純水泥漿到達攪拌頭后，以0.5m/min～lm/min的速度下沉攪拌頭，邊注漿，邊攪拌，邊下沉，使水泥漿和原地基土充分拌和。觀測鉆桿上樁長標記，待達到樁底后設計標高。7） 噴漿、噴氣攪拌提升至樁頂標。鉆掘攪拌機下沉到設計深度后，稍上提10cm，再開啟灰漿泵，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)攪拌鉆頭，提升速度控制在lm/min～2m/min，泵送必須連續(xù)。同時嚴格按照設計確定的提升速度提升鉆掘攪拌機。鉆桿在下沉和提升過程中均需注入水泥漿液。8） 按照上述施打順序進行施打，施打完畢后插入“H”形鋼進行固定，完成施工。

上述內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)能有效解決墻體硬化造成的支護沉降問題，提高支護施工的可靠性。

2.3 設置內(nèi)支撐支護預應力錨索

支撐工法樁施打完畢后可能會出現(xiàn)樁間距不足的問題，如果此時土質(zhì)松散度較高，就很容易出現(xiàn)串孔現(xiàn)象，導致支護穩(wěn)定性降低，因此，本文使用跳挖法進行混凝土澆筑處理。首先，設置內(nèi)支撐支護預應力錨索，測量不同樁的位置，使鉆機處于就位狀態(tài)。其次，開孔鉆進，并將該過程中產(chǎn)生的棄土進行外運清理。再次，鉆孔清孔，測量中孔，制作符合施工要求的鋼筋籠。最后，下鋼筋籠，進行澆筑處理，清洗導管，起拔護筒。待上述步驟完畢后，設置預應力錨索。

為了避免注漿未完全充盈造成錨固作用不足，影響最終的注漿施工深度，本文設計的深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術使用二次注漿施工技術進行注漿施工，并設置高性能內(nèi)支撐支護預應力錨索。在錨索設置初期，需要根據(jù)頂點施工位置進行鉆孔，安裝可靠的邊索平臺。根據(jù)支護結(jié)構(gòu)的注漿變化進行注漿噴錨處理，調(diào)整腰梁安裝的位置，避免出現(xiàn)預應力錨索安裝偏差。此時，深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)全部錨入了樁內(nèi)，穩(wěn)固性較高，提高了各個點位的支護錨固力，可滿足支護施工要求。

3 施工驗證分析

選取KS-GF錨固力測試儀測試不同支護點位的支護錨固力。KS-GF錨固力測試儀的測量范圍為0kN～300kN，儀表分辨率較高，能存儲多組測試數(shù)據(jù)。利用該錨固力測試儀可以輸出有效的深基坑內(nèi)支撐支護施工結(jié)果。

4 施工結(jié)果與討論

在該工程中隨機選擇8個預設的中心支護點位，依次向該點位左側(cè)、右側(cè)布設其支護點位。利用KS-GF錨固力測試儀測試不同點位的支護錨固力。施工結(jié)果見表2。

由表2可知，在不同深基坑支護點位，本文設計的土巖組合地區(qū)深基坑內(nèi)支撐支護施工技術的支護錨固力較高，施工效果較好，能滿足深基坑支護施工要求，具有可靠性和一定的應用價值。

5 結(jié)語

為提高土巖組合地區(qū)深基坑支護點位的支護錨固力，本文設計了一種全新的深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術，并進行實例分析。結(jié)果表明，設計的深基坑內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)施工技術的施工效果較好，具有可靠性和一定的應用價值，為降低深基坑施工風險做出了一定貢獻。

參考文獻

[1]周赫宸，秦朝輝，顧曉強.基于HSS模型的深基坑開挖對鄰近橋樁的影響分析及變形控制研究[J].地基處理，2023，5（5）：369-375.

[2]趙意晉，劉恒，蔡曉慧，等.深厚軟土地層中異形地鐵車站深基坑開挖三維數(shù)值模擬分析[J].南京工業(yè)大學學報（自然科學版），2023，45（5）：563-572.

[3]田雙，駱寅，李雨株，等.新建深基坑工程施工及降水過程對既有地鐵結(jié)構(gòu)的影響[J].中國安全生產(chǎn)科學技術，2023，19（增刊1）：130-135.

[4]汪鵬程，吳云濤，徐永愷.深基坑懸掛止水帷幕結(jié)合回灌對控制沉降數(shù)值模擬分析[J].合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2023，46（8）：1097-1102.

[5]郗建朋，魏鵬浩，彭斌，等.深基坑支護及土方開挖施工關鍵技術分析——以某商業(yè)廣場為例[J].科技創(chuàng)新與應用，2023，13（24）：173-176.

[6]張清坤，商浩.臨近水庫、泄洪渠與住宅區(qū)的地鐵深基坑工程專項水文勘測研究及地下水處理技術分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2023，13（24）：113-116.

[7]周強，高潔，鄭剛，等.軟土地區(qū)超深基坑引發(fā)鄰近重要建筑沉降的傾斜注漿主動控制方案——以天津地鐵7號線某地下四層站工程為例[J].科學技術與工程，2023，23（23）：10049-10058.