深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工研究

熊磊

（荊州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，湖北荊州 434000）

1 引言

深基坑主要是指開(kāi)挖深度超出5 m 的基坑。深基坑施工項(xiàng)目本身是一項(xiàng)綜合性極強(qiáng)的系統(tǒng)工程，深基坑開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可確保工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性。深基坑支護(hù)施工環(huán)節(jié)中，若未能對(duì)周邊各種設(shè)施以及地下水采取合理措施，會(huì)對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量帶來(lái)影響。為此，需要根據(jù)深基坑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，選取合適的深基坑支護(hù)技術(shù)來(lái)確保深基坑項(xiàng)目施工的安全性。

2 深基坑常用支護(hù)結(jié)構(gòu)

深基坑項(xiàng)目中不同支護(hù)結(jié)構(gòu)有不同的特點(diǎn)，可應(yīng)用不同類型的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)充分滿足不同類型工程項(xiàng)目的建設(shè)需求。在深基坑設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)中，施工人員需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況選擇相應(yīng)的支護(hù)技術(shù)，結(jié)合工程投資總額、施工環(huán)境、施工區(qū)域的氣候等多種因素，確定基坑支護(hù)形式。如深基坑支護(hù)施工過(guò)程中常用到打樁工藝，而打樁環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的噪聲會(huì)對(duì)周圍居民的日常生活帶來(lái)影響，因此，打樁工藝主要應(yīng)用在距離城中心較遠(yuǎn)位置的深基坑施工區(qū)域。此外，在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，最具代表性的便是地下連續(xù)墻施工工藝，這一施工工藝的振動(dòng)頻率以及振動(dòng)幅度相對(duì)較低，對(duì)于附近居民日常生活的干擾程度相對(duì)較低[1-3]。

常用基坑支護(hù)類型如圖1 所示。

圖1 基坑支護(hù)類型

3 工程概況

某工程項(xiàng)目為島式站臺(tái)，設(shè)計(jì)的車站總長(zhǎng)度為171.25 m，寬度為23.4 m。車站主體設(shè)計(jì)為地下三層島式明挖車站，設(shè)計(jì)人員所應(yīng)用的圍護(hù)樁規(guī)格為φ1 000 mm@1 500 mm 的鉆孔灌注樁。灌注樁頂部設(shè)置成1 m×0.8 m 的冠梁。鋼支撐設(shè)計(jì)中所應(yīng)用鋼管的直徑為610 mm，厚度t=16 mm。鋼圍檁設(shè)計(jì)則是應(yīng)用45C 雙拼鋼構(gòu)件。

4 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則與前期準(zhǔn)備

4.1 設(shè)計(jì)原則

在開(kāi)展前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要嚴(yán)格遵循以下設(shè)計(jì)原則：

第一，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要嚴(yán)格控制工程項(xiàng)目施工成本，提升深基坑支護(hù)施工的科學(xué)性。

第二，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)需要與所在區(qū)域的實(shí)際情況相適應(yīng)，確保深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性，提升深基坑支護(hù)施工的便捷性。

第三，施工人員需要結(jié)合深基坑所在區(qū)域的地質(zhì)情況，充分考慮工程項(xiàng)目的基本要求，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型。

第四，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)將會(huì)對(duì)整體施工質(zhì)量造成影響，因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要具備高度的責(zé)任意識(shí)，將工程項(xiàng)目的施工安全放在首位，設(shè)計(jì)出高效的支護(hù)方案。

4.2 前期準(zhǔn)備

深基坑作為工程項(xiàng)目施工的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前需要提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。首先，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的參考資料進(jìn)行收集與明確，并對(duì)其實(shí)際勘察結(jié)果進(jìn)行分析，最大限度地確保深基坑后續(xù)施工作業(yè)的科學(xué)性、安全性。其次，獲取并分析工程樁位的分布位置圖，以此為基礎(chǔ)選擇最為合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)，提升深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用水平，確保深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與其所處的工程環(huán)境具備適應(yīng)性。

5 深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

5.1 深基坑開(kāi)挖環(huán)節(jié)

案例工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)為雜填土與黏性土，而大多數(shù)的雜填土主要分布在車站北向表層，最高厚度雜填土為12 m。車站基坑縱向開(kāi)挖主要采取分層分塊的方式，自南朝北進(jìn)行后退式挖掘。橫向開(kāi)挖則采取盆式開(kāi)挖方法，每一處臺(tái)階、每一層土方均需要嚴(yán)格遵守先中部成槽、后朝兩側(cè)拓展的原則進(jìn)行開(kāi)挖施工。

5.2 樁間掛網(wǎng)噴射混凝土施工

深基坑開(kāi)挖環(huán)節(jié)結(jié)束后，施工人員需要按照施工現(xiàn)場(chǎng)情況，分幅、分塊進(jìn)行樁間掛網(wǎng)噴射混凝土施工。在案例工程項(xiàng)目施工期間需要噴射厚10 cm 的C25 混凝土。

第一，在項(xiàng)目施工前，施工人員需要先對(duì)鋼筋網(wǎng)、鋼筋等施工材料的質(zhì)量進(jìn)行檢查，在確保所用施工材料檢查合格后才能將其應(yīng)用在深基坑支護(hù)施工環(huán)節(jié)中。

第二，施工人員需要在錨筋孔內(nèi)注入M7.5 砂漿后，積極開(kāi)展錨筋的安裝與加固處理。

第三，在鋼筋網(wǎng)完全安裝后，施工人員需要在其外部安裝直徑16 mm 的橫向加強(qiáng)筋，借助電焊技術(shù)對(duì)其進(jìn)行固定，鋼筋網(wǎng)的搭接長(zhǎng)度需要控制在0.3 m 以上。

第四，施工人員需要按照深基坑支護(hù)施工要求，對(duì)掛網(wǎng)混凝土分成兩次進(jìn)行混凝土噴射作業(yè)。第一次混凝土噴射的厚度為5 cm，第二次的混凝土噴射則需要在掛網(wǎng)后進(jìn)行，將樁間補(bǔ)平，混凝土噴射厚度為5 cm。此外，在第二次混凝土噴射時(shí)，需要在前一層噴射層充分凝結(jié)后方可進(jìn)行第二次噴射，如若噴射時(shí)間間隔為1 h，施工人員需要用清水清理噴射目標(biāo)的表面。在混凝土噴射過(guò)程中，噴嘴需要距離噴射目標(biāo)60~100 cm，噴嘴需要與噴射表面保持垂直性，施工人員需要重復(fù)緩慢地開(kāi)展螺旋狀運(yùn)動(dòng)，確?；炷羾娚涞拿軐?shí)性。

掛網(wǎng)噴射混凝土如圖2 所示。

圖2 噴射混凝土圖

5.3 鋼支撐施工

5.3.1 支撐設(shè)計(jì)要求

案例工程基坑內(nèi)部以鋼支撐作為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。在深基坑內(nèi)共設(shè)計(jì)3 條鋼支撐，第一條鋼支撐與第二條鋼支撐的水平間隔距離設(shè)計(jì)為6 cm。第二條鋼支撐與第三條鋼支撐的水平間隔距離設(shè)計(jì)為3 cm。鋼支撐的安裝誤差需要達(dá)到以下要求：（1）鋼支撐安裝的水平軸線誤差不可超出3 cm；（2）鋼支撐中心標(biāo)高與同一層支撐頂部高度的差值需要控制在3 cm以內(nèi)；（3）鋼支撐兩側(cè)的標(biāo)高誤差需要控制在2 cm 以內(nèi)。

5.3.2 鋼支撐安裝要點(diǎn)

1）托架安裝

為了確保鋼支撐與鋼圍檁安裝施工的順利開(kāi)展，施工人員需要對(duì)施工配件以及托架安裝工具進(jìn)行全面檢查。

在進(jìn)行鋼圍檁托架安裝施工前，施工人員需要利用M20碰撞螺栓進(jìn)行角鋼焊接，將其焊接為三角托架，托架與托架之間的間隔距離設(shè)計(jì)為3 m。為確保鋼圍檁安裝應(yīng)用的穩(wěn)定性，施工人員需選用O 形的花籃螺絲，利用M20 膨脹螺栓與鋼圍檁進(jìn)行掛鉤連接。此外，吊環(huán)需要利用16 mm 直徑的鋼筋與鋼圍檁進(jìn)行焊接[4]。

2）預(yù)埋件安裝

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的第一條鋼支撐主要作用在冠梁側(cè)部，在冠梁施工作業(yè)前，施工人員需要在冠梁側(cè)部進(jìn)行支撐鋼板的預(yù)埋設(shè)工作。

3）鋼圍檁加工

鋼圍檁設(shè)計(jì)是由兩道工45C 進(jìn)行雙拼，因此，施工人員需要在鋼圍檁的上下區(qū)域分別焊接2 cm 的鋼板以及1.2 cm 的鋼板。選用的焊接工藝為滿焊工藝，設(shè)計(jì)的焊縫間隙為1 cm。施工人員需要在鋼圍檁內(nèi)部焊接抗剪凳，所采用的設(shè)計(jì)方法為鋼全熔透焊工藝。

4）鋼圍檁安裝

鋼圍檁安裝需要利用履帶式起重機(jī)安裝，在確保樁體不會(huì)受到損傷的基礎(chǔ)上，將C30 細(xì)石混凝土填入鋼圍檁與圍護(hù)樁的間隙中，最大程度上確保鋼圍檁安裝與圍護(hù)樁之間的緊密性。

5）鋼支撐安裝

鋼支撐安裝質(zhì)量關(guān)乎整個(gè)工程項(xiàng)目施工安全性，為此，施工人員需要在鋼支撐施工前按照施工規(guī)范將支撐零配件與施工設(shè)備配備前，對(duì)托架完整性進(jìn)行查驗(yàn)。

第一，在鋼支撐加設(shè)前，施工人員需要根據(jù)車站斷面寬度進(jìn)行拼裝施工，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其鋼支撐不會(huì)存在焊縫、開(kāi)裂等質(zhì)量問(wèn)題，將拼裝好鋼支撐的軸線偏差以及撓曲變形嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)。

第二，在進(jìn)行鋼支撐吊裝過(guò)程中，施工人員需要將吊繩吊點(diǎn)設(shè)置在鋼支撐斷點(diǎn)1/5 的位置，借用鋼絲吊繩將鋼管綁牢，利用卡環(huán)進(jìn)一步鎖緊。

第三，對(duì)鋼支撐分節(jié)吊放處理環(huán)節(jié)，施工人員需先進(jìn)行試拼，確保構(gòu)件數(shù)量、規(guī)格無(wú)誤后按照試拼的步驟對(duì)其進(jìn)行吊裝。避免鋼支撐吊裝過(guò)程中出現(xiàn)由于吊放順序錯(cuò)誤無(wú)法順利拼接的情況。

第四，為了確保鋼支撐安裝安全性，施工人員需要對(duì)鋼圍檁頂部上方的1 m 區(qū)域以及1.5 m 區(qū)域的圍護(hù)樁內(nèi)，水平設(shè)置M20 膨脹螺栓，圍護(hù)樁內(nèi)錨固長(zhǎng)度需＞0.16 m，與此同時(shí)施工人員需要在膨脹螺栓內(nèi)布置角鋼，同時(shí)需要將L75mm×8 mm角鋼孔洞作為鋼絲繩的安裝孔，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼支撐懸吊的保護(hù)。

5.4 鋼支撐的拆除施工要點(diǎn)

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，施工人員便可將支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除。在鋼支撐拆除施工環(huán)節(jié)中，施工人員需要利用履帶式起重器來(lái)連接鋼支撐兩側(cè)，同時(shí)需要在鋼管端部安裝千斤頂，借助千斤頂逐步卸下管撐的荷載。在管撐充分卸除荷載之后，需要將鋼支撐的端部與鋼圍檁之間的鋼斜楔完全移除。此外，在進(jìn)行千斤頂移除期間，施工人員需要先對(duì)千斤頂進(jìn)行減壓，在千斤頂完全減壓后方可挪走千斤頂。最后，施工人員需要利用起重機(jī)吊走管撐，將其管撐帶離深基坑支護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

深基坑施工作業(yè)過(guò)程中需要面對(duì)諸多類型的影響因素，因此，施工人員需要選擇相適宜的支護(hù)技術(shù)開(kāi)展深基坑的支護(hù)加固處理，進(jìn)一步增強(qiáng)深基坑項(xiàng)目的施工穩(wěn)定性，為高質(zhì)量、安全性工程建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。