深基坑支護設計與施工研究

熊磊

（荊州市城市規(guī)劃設計研究院，湖北荊州 434000）

1 引言

深基坑主要是指開挖深度超出5 m 的基坑。深基坑施工項目本身是一項綜合性極強的系統工程，深基坑開挖支護技術的應用可確保工程項目的穩(wěn)定性。深基坑支護施工環(huán)節(jié)中，若未能對周邊各種設施以及地下水采取合理措施，會對深基坑支護結構的整體質量帶來影響。為此，需要根據深基坑結構特點的不同，選取合適的深基坑支護技術來確保深基坑項目施工的安全性。

2 深基坑常用支護結構

深基坑項目中不同支護結構有不同的特點，可應用不同類型的深基坑支護結構來充分滿足不同類型工程項目的建設需求。在深基坑設計與施工環(huán)節(jié)中，施工人員需要根據施工現場情況選擇相應的支護技術，結合工程投資總額、施工環(huán)境、施工區(qū)域的氣候等多種因素，確定基坑支護形式。如深基坑支護施工過程中常用到打樁工藝，而打樁環(huán)節(jié)所產生的噪聲會對周圍居民的日常生活帶來影響，因此，打樁工藝主要應用在距離城中心較遠位置的深基坑施工區(qū)域。此外，在深基坑支護設計施工過程中，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頻率以及振動幅度相對較低，對于附近居民日常生活的干擾程度相對較低[1-3]。

常用基坑支護類型如圖1 所示。

圖1 基坑支護類型

3 工程概況

某工程項目為島式站臺，設計的車站總長度為171.25 m，寬度為23.4 m。車站主體設計為地下三層島式明挖車站，設計人員所應用的圍護樁規(guī)格為φ1 000 mm@1 500 mm 的鉆孔灌注樁。灌注樁頂部設置成1 m×0.8 m 的冠梁。鋼支撐設計中所應用鋼管的直徑為610 mm，厚度t=16 mm。鋼圍檁設計則是應用45C 雙拼鋼構件。

4 深基坑支護結構設計原則與前期準備

4.1 設計原則

在開展前期設計環(huán)節(jié)中，需要嚴格遵循以下設計原則：

第一，在深基坑支護結構設計中，需要嚴格控制工程項目施工成本，提升深基坑支護施工的科學性。

第二，深基坑支護結構需要與所在區(qū)域的實際情況相適應，確保深基坑支護結構的安全性，提升深基坑支護施工的便捷性。

第三，施工人員需要結合深基坑所在區(qū)域的地質情況，充分考慮工程項目的基本要求，以此為基礎設計出切實可行的深基坑支護結構類型。

第四，深基坑支護結構設計人員的綜合素質將會對整體施工質量造成影響，因此，支護結構設計人員需要具備高度的責任意識，將工程項目的施工安全放在首位，設計出高效的支護方案。

4.2 前期準備

深基坑作為工程項目施工的基礎環(huán)節(jié)，深基坑支護結構設計前需要提前做好各項準備工作。首先，設計人員需要對深基坑支護結構設計相關的參考資料進行收集與明確，并對其實際勘察結果進行分析，最大限度地確保深基坑后續(xù)施工作業(yè)的科學性、安全性。其次，獲取并分析工程樁位的分布位置圖，以此為基礎選擇最為合適的支護結構，提升深基坑支護結構的應用水平，確保深基坑支護結構與其所處的工程環(huán)境具備適應性。

5 深基坑支護的設計與施工要點

5.1 深基坑開挖環(huán)節(jié)

案例工程項目施工現場的地質為雜填土與黏性土，而大多數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。車站基坑縱向開挖主要采取分層分塊的方式，自南朝北進行后退式挖掘。橫向開挖則采取盆式開挖方法，每一處臺階、每一層土方均需要嚴格遵守先中部成槽、后朝兩側拓展的原則進行開挖施工。

5.2 樁間掛網噴射混凝土施工

深基坑開挖環(huán)節(jié)結束后，施工人員需要按照施工現場情況，分幅、分塊進行樁間掛網噴射混凝土施工。在案例工程項目施工期間需要噴射厚10 cm 的C25 混凝土。

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

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

第三，在鋼筋網完全安裝后，施工人員需要在其外部安裝直徑16 mm 的橫向加強筋，借助電焊技術對其進行固定，鋼筋網的搭接長度需要控制在0.3 m 以上。

第四，施工人員需要按照深基坑支護施工要求，對掛網混凝土分成兩次進行混凝土噴射作業(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后進行，將樁間補平，混凝土噴射厚度為5 cm。此外，在第二次混凝土噴射時，需要在前一層噴射層充分凝結后方可進行第二次噴射，如若噴射時間間隔為1 h，施工人員需要用清水清理噴射目標的表面。在混凝土噴射過程中，噴嘴需要距離噴射目標60~100 cm，噴嘴需要與噴射表面保持垂直性，施工人員需要重復緩慢地開展螺旋狀運動，確保混凝土噴射的密實性。

掛網噴射混凝土如圖2 所示。

圖2 噴射混凝土圖

5.3 鋼支撐施工

5.3.1 支撐設計要求

案例工程基坑內部以鋼支撐作為深基坑支護結構。在深基坑內共設計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計為6 cm。第二條鋼支撐與第三條鋼支撐的水平間隔距離設計為3 cm。鋼支撐的安裝誤差需要達到以下要求：（1）鋼支撐安裝的水平軸線誤差不可超出3 cm；（2）鋼支撐中心標高與同一層支撐頂部高度的差值需要控制在3 cm以內；（3）鋼支撐兩側的標高誤差需要控制在2 cm 以內。

5.3.2 鋼支撐安裝要點

1）托架安裝

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

在進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計為3 m。為確保鋼圍檁安裝應用的穩(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行焊接[4]。

2）預埋件安裝

深基坑支護結構中的第一條鋼支撐主要作用在冠梁側部，在冠梁施工作業(yè)前，施工人員需要在冠梁側部進行支撐鋼板的預埋設工作。

3）鋼圍檁加工

鋼圍檁設計是由兩道工45C 進行雙拼，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，設計的焊縫間隙為1 cm。施工人員需要在鋼圍檁內部焊接抗剪凳，所采用的設計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安裝，在確保樁體不會受到損傷的基礎上，將C30 細石混凝土填入鋼圍檁與圍護樁的間隙中，最大程度上確保鋼圍檁安裝與圍護樁之間的緊密性。

5）鋼支撐安裝

鋼支撐安裝質量關乎整個工程項目施工安全性，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備配備前，對托架完整性進行查驗。

第一，在鋼支撐加設前，施工人員需要根據車站斷面寬度進行拼裝施工，以此為基礎進行檢驗，確保其鋼支撐不會存在焊縫、開裂等質量問題，將拼裝好鋼支撐的軸線偏差以及撓曲變形嚴格控制在允許范圍內。

第二，在進行鋼支撐吊裝過程中，施工人員需要將吊繩吊點設置在鋼支撐斷點1/5 的位置，借用鋼絲吊繩將鋼管綁牢，利用卡環(huán)進一步鎖緊。

第三，對鋼支撐分節(jié)吊放處理環(huán)節(jié)，施工人員需先進行試拼，確保構件數量、規(guī)格無誤后按照試拼的步驟對其進行吊裝。避免鋼支撐吊裝過程中出現由于吊放順序錯誤無法順利拼接的情況。

第四，為了確保鋼支撐安裝安全性，施工人員需要對鋼圍檁頂部上方的1 m 區(qū)域以及1.5 m 區(qū)域的圍護樁內，水平設置M20 膨脹螺栓，圍護樁內錨固長度需＞0.16 m，與此同時施工人員需要在膨脹螺栓內布置角鋼，同時需要將L75mm×8 mm角鋼孔洞作為鋼絲繩的安裝孔，以此為基礎實現對鋼支撐懸吊的保護。

5.4 鋼支撐的拆除施工要點

深基坑支護結構的混凝度達到設計強度時，施工人員便可將支撐結構進行拆除。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連接鋼支撐兩側，同時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，在進行千斤頂移除期間，施工人員需要先對千斤頂進行減壓，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吊走管撐，將其管撐帶離深基坑支護施工現場。

6 結語

深基坑施工作業(yè)過程中需要面對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技術開展深基坑的支護加固處理，進一步增強深基坑項目的施工穩(wěn)定性，為高質量、安全性工程建設奠定堅實的基礎。