大直徑圓環支撐基坑建筑的施工技術

黃鳳祥

近幾年，我國經濟發展迅速，越來越多的建筑單位開始發展地下工程，其中最常見的地下工程為深基坑施工。目前為了充分利用土地資源，在很多建筑工程中，地下室至少會修建2層，有一些施工技術相對成熟的，還會將地下室修建成4、5層，像上海、北京這些居住人口比較多的城市，建筑單位對深基坑工程花費的時間、精力、金錢均比上部結構要多。深基坑工程在實施過程中常遇到的問題是周圍的土體會發生位移，附近的建筑物還會出現沉降等情況，嚴重時還會導致房屋出現裂縫。文章講述的大直徑圓環支撐方法能有效地解決坑基變形的問題，且這種施工方法因為其獨特的挖掘方式，可以加快施工速度。該支撐方法已經在實際施工過程中得到了應用，其優勢也在施工過程中得到驗證。

一、工程簡介

本次工程的建筑是3棟4層的商業住房與1棟38層的辦公樓，總的建筑面積為105595.0m2，上層結構的面積為76072.7m2，地下基坑建筑面積為29523.0m2，建筑單位在施工過程中使用了大直徑圓環支撐方法。

本工程的基坑是較大的一類，歸屬于一級基坑。該建筑場地周邊有許多居民樓，在基坑施工過程中，一旦不小心就會觸碰到地下設施，會對居民的生活造成影響，因此，采用的基坑支護方案和施工組織設計方案，均要注意保護周邊居民的生活設施，力求避免發生損傷事件，杜絕發生破壞事故。

二、大直徑圓環支撐的設置方式

基坑的面積和開挖深度較大，基坑的形狀比較規則，接近矩形形狀。因為周邊為年份較久的居民樓，地下情況不明，水文地質環境復雜。為避免出現不可預料的狀況，甚至發生糾紛，基坑支護方案采用大直徑圓環內支撐方式，盡量減少基坑施工對周邊環境的影響。大直徑圓環內支撐方式基坑支護結構主要包括有：大直徑內支撐圓環梁、基坑邊排樁、輔助支撐梁、支撐立柱等。大直徑圓環內徑72m，圓環梁截面900×2000mm，設計軸壓力為20000kN；輔助支撐梁截面800×800mm；周邊排樁是鉆孔灌注樁，1000mm的直徑，需要有300MN/m2的剛度，＜20mm的水平變形；立柱為鋼格構柱。下文為大直徑內支撐圓環梁的施工經驗總結。

三、工藝大致流程及操作注意事項

1.工藝原理

工程項目基坑支護核心部位是大直徑圓環梁，其修建方式會影響自身的抗壓能力，進而影響整個基坑支護支撐體系的性能。因此，在施工過程中，要注意圓環梁底面控制和挖掘操作方式。

圓環梁底面控制的目的是要保證構件受力符合力學計算模型，防止發生意外。用機械將土方整體開挖至接近圓環梁底面，人工開挖修整出圓環梁底槽，打水平進行檢查，以保證梁底的平整度。然后做混凝土墊層，安裝模板、鋼筋，澆筑混凝土，按設計要求養護。

圓環梁混凝土的養護期齡達到設計要求后，往下基坑開挖宜從梁的兩側同時展開，并讓整個基坑面基本同時下降，直至下一層圓環工作面。這樣做的目的是讓每一個部件同時起作用，圓環梁所承受的壓力均勻穩定，發揮大直徑圓環支撐的最大作用。同時，如果發現支撐體系施工過程有缺陷，能及時修補。

2.工藝流程

在基坑施工中使用大直徑圓環支撐方法的流程具體如下：圍護及支撐立柱樁施工→支撐區域分區對稱挖土至支撐底→測量定位→鋼筋混凝土支撐分段制作與養護→分層對稱開挖支撐區域土方（如有兩道及以上混凝土圓環支撐，重復以上施工流程）→中心無支撐區域土方開挖→基礎底板施工與養護→支撐分段拆除→地下室結構施工。

3.測量定位時的注意事項

（1）準確測出現場的基準點，劃分出圓環與各立柱的具體位置，然后請相關技術人員進行檢測。

（2）墊層標高工作一定要按照規定完成，混凝土必須要在同一條線上完成支撐。支撐結構的下部需要墊加木板。

（3）使用曲線法定位圓環梁，保證在施工范圍內圓環梁的圓度是一致的。

（4）要根據相關規定控制圓環梁的尺寸大小，此外，圓環梁周圍輔助結構的尺寸大小都要與規定相符。

4.支撐施工要求

（1）嚴格按照設計圖紙要求和現行鋼筋混凝土規范有關內容要求進行施工。

（2）施工縫為垂直縫，不得留斜縫。后一段澆混凝土前，應鑿掉施工縫接口處的水泥浮漿和松動的石子并沖洗干凈。

（3）為了盡可能地減少混凝土收縮應力對支撐及立柱樁的影響，支撐施工時采取分段進行，一般≤30m。

（4）考慮后期島式挖土形式，支撐施工優先基坑四角邊桁架區域挖土及支撐施工。

5.施工棧橋平臺

在挖掘過程中常常會出現塌陷、施力不均勻等問題，為了確保大型機器能進入施工現場進行挖掘工作，常常會在圓環支護結構中搭建施工棧橋平臺，見下圖。

施工棧橋平臺布置圖

6.挖土施工時的注意事項

（1）在施工過程中使用大直徑圓環支撐方法時，最重要的是均勻受力，在挖掘過程中，需要科學指導施工人員，保護支撐梁。

（2）挖土時一定要控制局部深度，嚴格按照相關標準執行操作。

（3）在挖掘過程中不能只從一側開始，一定要確保兩側的挖掘工作是同時進行的，只有這樣，才能保證圓環梁所受的力是均勻穩定的。

（4）挖掘時使用中心留島的方法，以圓環梁為中心，從其周邊開始挖掘，這樣既能有效地避免塌陷問題，又能縮短施工周期。

7.拆除支撐時的注意事項

（1）確保現場的換撐條件達到要求后才能拆除支撐，具體操作需要機器的配合。

（2）大直徑圓環梁是該支撐的關鍵部分，拆除時要從其周圍入手，減少大直徑圓環梁的受力。拆完周圍的結構后，才能拆除該圓環梁。

四、大直徑圓環支撐方法的優勢

1.受力性能良好

（1）大直徑圓環支撐相互形成水平拱形結構，拱形結構的特點是彎矩小軸力大，充分發揮了混凝土的抗壓強度，構件變形主要為壓縮變形，變形量小。（2）大直徑圓環支撐方法主要在水平方向上實現結構的支撐，混凝土自重不在支撐方向上，鋼筋混凝土圓環梁支撐方向只承受基坑排樁傳遞過來的壓力，改善了圓環梁混凝土材料受力狀況。在施工過程中，只要科學安排建筑流程，嚴謹組織人員操作，就能提高施工過程中的安全性。

2.縮短施工周期

使用大直徑圓環支撐方法，對周邊水文地質環境要求低，受到干擾少，不易出現糾紛，能穩定地控制挖掘速度，有利于實現施工進度安排，縮短施工周期。

3.環保節約

基坑較深，周邊水文地質條件復雜，或者民房擁擠、地形受限時，相較于一般的施工技術，采用大直徑圓環支撐方法的施工費用低，施工安全度高，施工影響區域小，工地集約環保，能為建筑單位帶來經濟收益。

五、工程監測和結果分析

從大直徑圓環支撐基坑支護施工開始，基坑開挖、地下工程建設，直至基坑肥槽的回填完成均有工程監測記錄，累計水平變形位移最大值19mm，遠低于報警值（30mm），滿足設計要求。

六、結語

綜上所述，基坑較深，周邊水文地質條件復雜，或民房擁擠、地形受限時，相較于一般的施工技術，采用大直徑圓環支撐方法的施工費用低，施工安全度高，工地集約環保，可以避免基坑施工常見的地面塌陷、開裂問題，在軟土地區十分適用。