周邊地下結構作支護體系的深大基坑施工關鍵技術研究

申青峰

摘 要：針對目前工程中基坑面積較大、分區眾多，需做圍護結構或支撐體系來進行地下結構施工的現狀，提出根據新建建筑的分布形式和現場實際情況，將基坑劃分成中心分區和四周分區，利用周邊分區地下結構先行施工形成環形受力體系作為中心分區的支護體系，以實現中心分區基坑無圍護和支撐的綠色快速施工。

關鍵詞：基坑分區；周邊地下結構；支護體系；快速施工

1 前言

近年來國內建筑開發多是大型綜合體，開發規模越來越大，基坑面積普遍很大，基于對基坑變形和環境保護的考慮通常采用分期分坑施工。分坑施工即把一個大型基坑通過臨時地下連續墻分隔成若干個分區，再按照合理的施工流程依次施工各分區地下結構。基于保護對象的基坑分區施工流程一般遵循“先遠后近、先大后小、對稱施工、間隔開挖、先順作后逆作”的原則，先施工中間區域分坑、后施工周邊區域分坑的順序。中心分坑采用常規的做法是先做圍護結構，然后支撐[1]，再開挖，這樣不但需要大量支撐材料，而且相當耗時，施工速度慢。

因此，傳統的深大基坑施工技術[2]難以適應項目規劃多樣化的發展，基于建筑群分布于基坑周邊，中間區域為下沉式廣場或裙房的類似典型深大基坑工程[3]，需創新性地開發新型深大基坑綠色施工關鍵技術，通過合理安排分區地下結構的施工順序，利用周邊結構先行支護實現某些特定形式的基坑中心分區無支撐快速開挖，在工期、成本、節能等方面取得顯著效果，進一步倡導綠色施工環保理念。

2 技術原理

對于一個大型深基坑存在較多塔樓的情況，其分區可劃分為存在一個中心分區被四周為分區包圍的情況，四周分區有多個塔樓分布以形成較大的剛度支撐中心分區基坑無支撐和圍護的快速開挖。

中心分區基坑的大小根據四周分區地下結構構成的整體的水平剛度、基坑挖深、土層性質確定；基坑分區劃分確立后，利用有限元建立周邊分區地下結構模型，分析周邊結構作為自立式圍護結構抵擋水土壓力的能力，確定周邊地下結構作支護體系可在不影響其正常使用情況下抵擋坑外的水土壓力。

周邊基坑順作時，周邊分區地下結構先行施工，四周基坑地下結構三個出地面，另外一個地下結構至少施工兩層，然后將四周地下結構貫通形成環形的受力體系，作為中心區基坑開挖卸荷的支擋結構，然后順作中心分坑。

周邊基坑逆作時，施工周邊區域地下一層結構，并封閉地下一層結構；在周邊地下一層結構封閉后，開挖周邊分區和中心分區基坑土方，周邊基坑根據開挖深度留土放坡；依次施工周邊基坑地下結構并封閉，然后開挖基坑，直至中心分坑開挖至基底；施工中心分區地下室底板，順作中心分區地下結構二層以上；將中心分區地下結構與周邊分區地下連接封閉，挖除周邊分區基坑留土，施工地下室底板，同時完成中心分區地下結構。

3 基坑分區劃分原則

基于基坑開挖的微變形控制要求，各分區的面積是按照寬深比來確定。工程實踐表明，在輔以必要的施工控制措施條件下，寬深比不超過5的深大基坑能滿足工程變形控制要求，但在保護要求較高的區域無法滿足控制標準。因此，綜合考慮工期、經濟及安全性等因素，基坑分區的寬深比限值根據分區距保護對象的距離采用不同的控制標準：緊鄰保護對象的保護性分區采用小分區規模，按照臨界限值從嚴控制，即分坑尺寸一般在15m～50m左右；基坑開挖對保護對象影響較小但緊挨保護性分區且施工對該分區仍有一定影響的區域，采用中等分區規模，其寬深比控制在2.5～3，即分坑尺寸一般在50m～60m左右；在遠離保護對象的區域或在滿足變形要求條件下的大空間作業面要求下，基坑分區采用大分區規模，其寬深比約為5，即分坑尺寸一般在100m左右。上述最大分坑尺寸可隨著基坑開挖深度進行相應調整。

4 周邊基坑順作時施工關鍵技術

周邊分區基坑順作時地下結構施工時，有分期墻的存在，如何保證周邊獨立施工的建筑連成環狀整體，傳力有效并形成整體剛度，將成為中間區域進行無支撐開挖綠色施工成敗的關鍵因素。中間區域開挖前，為了增強周邊結構的整體剛度，分區結構主梁貫通形成環梁體系。在周邊分區之間的分隔墻與地下每層主梁相交處開洞，將結構主梁穿越分隔墻預先貫通形成整體。

為了進一步增強周邊地下結構的整體水平剛度，提高基坑開挖的安全性及變形控制的精度，宜在開挖中間區域每層土方之前，在相應標高的樓板處提前設置與分隔墻可靠連接的混凝土板撐，可等間距布置，待混凝土板撐養護達標后方可進行中間區域的下一層土方開挖。

周邊分區結構主梁貫通形成穩定的受力體系后，開始中心分區的基坑開挖施工。中心區域土方采用盆式開挖，遵循“分層、分段、分塊、對稱、平衡”開挖的原則放坡進行。在四周分區首層結構或支撐棧橋上設置四個取土點，挖土完成及時澆筑中心分區底板并回筑地下室結構。

5 結語

利用基坑分期分坑施工來減小大型地下空間開發時基坑的變形是目前工程應用較多的，尤其是在土質較差的軟土且環境保護要求高的條件下。大多數項目基坑的面積都上萬甚至幾十萬平方米，分成幾個區，甚至十幾個、幾十個區，各基坑分區地下空間開發的合理搭接對工程安全至關重要。

提出的周邊地下結構作支護體系的深大基坑施工關鍵技術，通過分析周邊先行完成的地下結構對水土壓力的承載能力，充分利用周邊結構水平剛度形成的整體閉合環狀結構作為自立式圍護抵擋水土壓力，從而完全取消中心區基坑的圍護和支撐體系，實現中心分區大開口無支撐明挖順作出土，極大的提高了出土效率，減少了大面積大體量的支撐施工及拆除，節省了工期，降低了施工成本，減少了固體廢棄物的產出，實現了工程的綠色施工，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻：

[1] 陳桂松，郟存金，岳海生.深大基坑的內支撐換撐施工技術[J]. 建筑施工，2017（11）：1599～1601.

[2] 張杰.復雜環境條件下深大基坑支護技術研究[D].浙江大學， 2012.

[3] 周臻全.超大超深基坑工程中心區無支撐化順作施工技術[J]. 建筑施工，2015（10）：1145～1147.