民建工程施工中深基坑支護施工方案研究

朱誠 山東鐵信建設集團有限公司

1 前言

深基坑支護作為基坑開挖的關鍵內容，更是建筑施工中核心技術問題，深基坑支護工作高質量地完成，可從本質層面確保施工全生命周期有序推進，實現建筑施工目標。受多方面因素的干擾，深基坑支護正式施工過程中質量難以實現可控化，為顯著提升建筑施工水平，應掌握施工技術要點，嚴把質量關[1]。

2 民建工程施工中深基坑支護施工技術要點分析

2.1 柱列式灌注樁、排樁支護

柱列式灌注樁、排樁支護始終作為深基坑支護重要方式，柱列式間隔通常包含兩種方式，即樁間存在一定距離布置形式、樁間相切密排布設方式，可利用鋼筋混凝土開展鉆孔、挖孔等工作，將其充分灌注于整個樁內，為確保整個建筑工程經濟性、便捷性，此種類型支護方式剛度較佳。為避免地下水將部分土體顆粒攜帶，并依托樁間相應的空隙將其流入基坑內部，應始終處于樁間或背側開展灌漿工作，增設相應的深層攪拌樁將其作為防水帷幕[2]。

排樁支護最為凸顯的特征是適用能力較強，在各類土質中使用成效較佳，且施工過程中操作具有一定的便捷性，施工中不會產生噪聲，具有較佳的環保優勢。排樁、地下連續墻均作為懸臂式支護方式，其實際嵌固穩定性驗算公式如下：

式中：Kem為嵌固穩定安全系數。安全等級為一級、二級、三級懸臂式支護結構，其系數分別不小于1.25、1.2、1.15；Eak、Epk為基坑外側動土壓力、基坑外側被動土壓力合力標準值（kN）；Epk、Zp1為基坑外側主動土壓力、基坑內側被動土壓力合力作用點至擋土構件低端的距離。

3 鋼板樁支護

鋼板樁支護主要是指深基坑支護的鋼板樁，主要是由帶有鎖口或鉗口的熱軋型鋼定制而成，將此類鋼柱按照相應的序列進行銜接，方可形成鋼板樁墻體。民建工程正常施工過程中，鋼板樁支護是深基坑支護使用最普遍的類型之一，此類支護方式不僅操作便捷，而且具備較佳的經濟優勢，成為人們關注的焦點。

鋼板樁支護施工基本要點包含以下幾方面。

第一，樁孔處理。為第一時間完成樁孔回填工作，每拔高1m后暫停引拔，振動持續幾分鐘后便可開展土孔填實工作。

第二，基坑開挖。基坑正式開挖過程中，應結合擬建場地實際狀況，遵循相應的原則，同時布設相應的排水溝，以免產生漏水和滲水現象。需強調的是，該支護技術用于超過5m的工程，具體實踐中對環境產生影響，干擾其最終實際應用成效。鋼板樁支護實際選用過程中，建議選取熱軋U型鋼板樁，定尺度超過6m，嚴格以0.5m為最小單位進級，鋼板樁支護實際施工周期依照50m~100m進行考量，每根鋼板樁正式使用年限，可依照周轉20次進行考量[3]。

4 地下連續墻

地下連續墻作為民建工程使用最普遍的類型，其自身應用基本原理為，利用專項的機械工序，沿著開挖工程周圍，處于泥漿護壁條件下實施開挖工作，最終形成一定長度的溝槽，將預先制定完成的鋼筋籠放置于槽段內，選取導管法高質量完成水下混凝土澆筑工作，以此形成完整的單元墻段，應基于當下實際狀況選取合理的方式做好銜接，進而形成完整的連續墻。

此種類型支護方式自身具有較強的剛度，處于多種地質條件下均可適用，開展工作時產生噪聲較小，具有較佳的環保功能。該支護方式不足在于處理泥漿廢液時，選擇泥水分離技術不佳，會不同程度干擾整個環境，施工中若產生地下水位急劇上升，進而增加槽壁坍塌風險。地下連續墻正式施工過程中，內部涵蓋的施工工序較多，不同施工環節技術要點把控至關重要，其中最為關鍵的便是施工質量，主要包含現澆、預制類型，選用現場澆筑方式較多，導墻一般選擇現澆混凝土結構為宜，其自身實際強度等級應不建議低于C20，厚度應超過200cm，導墻建議選取雙向配筋，間距通常小于200mm，導墻自身實際允許偏差見表1。

表1 導墻允許偏差

按照不同的分類基準，可將地下連續墻劃分為多種類型，實際類型存在較大差異性，依照成墻方式可劃分為排樁式、槽板式、組合式；按照墻用途可劃分為防滲墻、永久擋土墻、臨時擋土墻[4]。

5 土釘墻支護

土釘墻支護基本原理為以密集的土釘群、被加固土體、噴射混凝土面層構成，進而形成一個完善、穩定的擋土結構，抵抗墻后實際傳輸的土壓力及其他作用力，可確保整個民建工程實際開挖過程穩定、可靠。民建工程施工中基坑開挖時，可存在促使邊坡保持直立的臨界高度，但其超過該深度或地面超載時將會發生突發性損傷，土釘墻技術主要是處于土體內部增設一定長度的土釘，進一步發揮其自身共同優勢，補充土體自身強度不足，顯著增強土體自身穩定性、主動性。

土釘墻支護方式最為典型的優勢為，可有效承載土體承載力，將土體作為整個支護結構不可劃分的部分，整體結構自重較小，柔性較佳，具備較佳的抗震性能和延展性，實際施工效率較高，無需單一化占用場地。

土釘墻支護技術適用于地下水之上，或選取人工降水后黏性土層內，不適用地下水以下，并未選用人工降水處理后土層內。此類深基坑支護方式自身具有的良好的經濟性，且正式操作環節簡易，施工效率較高，土釘墻實際施工過程中，應確保土釘自身穩定性、可靠性，結合當下實際狀況，精準計算土釘強度及牽引力，嚴格按照相關規范和要求，積極開展相應的加載拉拔試驗。

此類支護自身擋土性能優良，施工方式主要以噴射水泥為主，正式開挖工作與鋼筋網鋪設可同步實施，循序漸進積累形成加筋重力式擋墻結構。需特別注意的是，基坑開挖方案、土釘墻支護方案的選用，主要是基于整個基坑周圍環境，對擬建區域周圍排水、地下水位等做好了解，以免管線產生破裂現象，采取有效的監控和控制，以免發生意外事故[5]。土釘墻按照初期設計要求和原則完成設計工作后，應積極做好驗算工作，如土釘抗拉承載力驗算、內部穩定性驗算等，其中土釘抗拉承載力驗算如下：

式中：Tt為試驗獲得的極限抗拔力（kN/m）；D鉆孔直徑（m）；τf為錨體砂漿與土體間第i層土的黏結強度（kN/m2）。

6 內支撐和錨桿

內支撐和錨桿是民建工程深基坑最為關鍵的支撐結構類型，其自身優勢較多，具備較佳的剛度，實際產生位移較小，可避免基坑發生形變等缺陷，為基坑施工構建安全、可靠的環境。處于當下復雜施工環境下，尤其是各類施工基坑中，實際開挖深度較大，對其并未做好精細化勘察，全方位掌握一手地質信息資料，無法為整個施工提供導向，促使現場產生墻體坍塌，不同程度干擾施工安全性、可靠性。

一方面，內支撐作為支擋式擋土結構重要構成，要求其結構強度較高、穩定性較佳，支撐與擋土構件共同為基坑施工提供可靠、安全的結構空間，內支撐結構實際布設過程中，應始終符合主體結構實際施工基本要求，避免地下主體結構墻和柱，為符合挖土機械作業空間要求，相鄰支撐水平一般間距建議超過4m。

另一方面，錨桿支護。錨桿支護將受拉桿件其中一段固定于實際穩定地層內，另一端與工程構筑物充分做好銜接，主要用于承受土壓力、水壓力，應用地層錨固力保持構筑物或巖土體實際穩定性。錨桿支護自身對巖土體形成干擾較小，地層正式開挖后，可增加相應的預應力，適用于各類地形和場地，選用錨桿替代鋼筋混凝土做好支撐，可節省大量鋼材，優化改善整個施工條件，優勢針對大型的民建工程，其基坑實際面積較大、支撐布設難度較大適用性較強，錨桿實際抗拔力可依托試驗確定，保證其設計具有較高的安全性。民建工程實際應用支護形式，可建議從源頭減少各類風險，特別是對深度較大基坑應用成效較佳，精準性把控墻體產生形變。錨桿極限抗拔承載力計算公式如下：

式中：Kt為錨桿抗拔安全系數。安全等級屬于一級、二級、三級支護結構，其系數應分別不小于1.8、1.6、1.4；Nk為錨桿軸向拉力標準值（kN）；Rk為錨桿極限抗拔承載力標準值（kN）。

7 項目實踐分析

7.1 項目概況分析

該項目主要是一座集辦公、銷售及展示為一體化的綜合大樓，布設地上6層，地下2層，基坑實際開挖深度為10.05m，基坑長度為102m，寬度約為32m，開挖實際面積為3264m2，擬采用框架結構，樁基礎。該擬建區域內原位辦公樓及廠房，對其進行初期勘察過程中，場地標高處于9.41m~9.52m間，擬建場地上方第四系地層主要包含淺部雜填土及表層“硬殼層”，上部為第四系全新紀沖淤積流塑狀淤泥質粉質黏土等，下部位上更新紀粉質及卵礫石。該項目周圍環境最為復雜的便是東側靠民宅的區域，該側地下室室邊界距紅線最近部位僅4.3m。此外，民宅所處區域內土質不佳，無法承擔正常的支護墻體位移和施工操作振動，即便較小的位移也可能造成民宅損傷。

7.2 支護方案和支撐方案的選擇

結合基坑周圍環境條件、地質條件等，該基坑支護方案選用Φ900mm@1100mm鉆孔灌注樁擋土、三軸深層攪拌樁止水，剩余選用SMW工法。結合該項目實際狀況，若不增設支撐，支護墻體自身水平位移較大，其作為民宅所不允許的，該項目實際基坑深度較深，合理選用支撐形式與類型是否關鍵，是該項目成功實施的重要內容。

7.3 方案初選

深基坑工程多選用鋼筋混凝土支撐體系，其可最大限度發揮混凝土剛度大和形變小特征，選取鋼筋混凝土支撐可進一步提高整個土方開挖實際速度、降低工程實際造價成本，且不受周圍場地不足的干擾，所以該項目初選支撐方案為加設二道鋼筋混凝土內支撐。

主要包含兩種方案：方案一：選用鋼筋混凝土內支撐，第一道鋼筋混凝土支撐的對撐梁及角撐梁截面均為500mm×700mm，聯系梁和八字撐均為400mm×600mm。第二道鋼筋混凝土支撐的對撐梁以及角撐梁截面為600mm×800mm，聯系梁及八字撐均為400mm×600mm。方案二：選用鋼筋混凝土支撐，第一道內支撐與第二、三道內支撐均為鋼筋混凝土內支撐。第一、二道鋼筋混凝土支撐的對撐梁以及角撐梁截面均為500mm×700mm，聯系梁及八字撐均為400mm×600mm。第三道鋼筋混凝土支撐的對撐梁及角撐梁截面為600mm×800mm，內支撐聯系梁、八字撐均為400mm×600mm。

7.4 方案優化選擇

該項目基坑實際開挖深度較大，周圍環境較為復雜，安全可靠作為需考量的重點內容，需綜合性分析整個施工周期的影響。鋼結構支撐體系自身最為典型的優勢是，實際重量較輕、剛度較大和材料易耗損等優勢，尤其是與鋼筋混凝土支撐體系相較，鋼支撐自身具有縮短施工周期的特征，為進一步加速整個施工效率，應積極考量第一道支撐選取鋼結構支撐。方案三：局部選用鋼管支撐，剩余選取鋼筋混凝土支撐，第一道內支撐為鋼支撐，后續兩道為鋼筋混凝土支撐，第一道鋼結構對撐梁截面為2Φ610mm×12，聯系梁、八字撐均為單根工字鋼為I25b；第二道鋼筋混凝土支撐對撐梁以及角撐梁截面為500mm×700mm，聯系梁及八字撐均為400mm×600mm。第三道鋼筋混凝土支撐對撐梁和角撐梁均選用鋼筋混凝土截面600mm×800mm。

8 結束語

民建工程施工質量與最終其使用壽命息息相關，深基坑支護作為建筑施工中基礎工作內容，其施工內容具有一定的復雜性，應嚴格依照整個工程實際狀況，分析實際項目周圍環境，合理選取支護方案，保證設計與施工的統一化，實現基坑施工的安全性及可靠性。