深基坑大長邊單側支護半逆做法施工技術

陳飛飛

摘要：以東臺站站前廣場及綜合客運樞紐配套工程的深基坑支護結構為研究對象，對深基坑大長邊支護單側的設計、施工等方面進行了一定的探索和總結，并從支護結構頂部水平位移、支護結構頂部豎向位移、深層水平位移、周邊建筑及周邊地表豎向位移4個方面對支護結構的穩定性進行了模型計算和監控量測。結果表明：使用深基坑大長邊單側支護半逆作法施工技術可以有效地控制基坑支護結構及周邊建筑物的豎向位移，可為類似的工程設計和施工提供參考。

關鍵詞：深基坑?站前廣場?單邊支護?半逆作法

中圖分類號：TU79??????文獻標識碼：B

Construction?Technology?of?the?Semi-Reverse?Method?Applied?on?the?Unilateral?Support?Structure?of?the?Long?Side?of?the?Deep?Foundation?Pit

CHEN?Feifei

（Beijing?Municipal?Third?Construction?Engineering?Co.，?Ltd.，?Beijing，?100062?China）

Abstract：?Taking?the?support?structure?of?the?deep?foundation?pit?in?the?station?square?and?the?auxiliary?project?of?the?integrated?passenger?transportation?hub??of?Dongtai?Station?as?the research?object，?this?paper?explores?and?summarizes?the?design?and?construction?of?the?unilateral?support?structure?of?the?long?side?of?the?deep?foundation?pit，?and?calculates?and?measures?the?stability?of?the?support?structure?from?four?aspects：?the?horizontal?displacement?of?the?top?of?the?support?structure，?the?vertical?displacement?of?the?top?of?the?support?structure，?the?horizontal?displacement?of?the?deep?layer，?and?the?vertical?displacement?of?surrounding?buildings?and?surrounding?surfaces.?The?results?show?that?the?construction?technology?of?the?semi-reverse?method?used?in?the?unilateral?support?structure?of?the?long?side?of?the?deep?foundation?pit?can?effectively?control?the?vertical?displacement?of?the?support?structure?of?the?foundation?pit?and?surrounding?buildings，?which?can?provide?reference?for?similar?engineering?design?and?construction.

Key?Words：?Deep?foundation?pit;?Station?square;?Unilateral?Support?structure;?Semi-reverse?method

2022年國務院印發的《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》[1]特別指出：要建設多層級一體化綜合交通樞紐，優化綜合交通樞紐城市功能，完善綜合客運樞紐系統，加強與城市交通系統有效銜接，打造綜合交通樞紐集群，提高集群內樞紐城市協同效率。毛潔[2]以濟南西客站站前廣場的深基坑為例，闡述了放坡和復合土釘墻結合支護形式經濟性和可靠性。廖濤[3]以湘潭市火車站站前廣場的深基坑為例，闡述了樁錨支護結構形式的可行性和合理性。高翔[4]以淮安東站站前廣場的深基坑為例，闡述了地連墻和鋼筋混凝土內支撐支護形式的安全性和合理性。李丹[5]等以長江五橋江南工作井超深基坑為例，闡述了地下連續墻結合內支撐的支護體系的安全性。蔡興平[6]等以蘇州工業園區某基坑為例，闡述了鉆孔灌注樁結合內支撐的支護體系的安全性、經濟性、適用性。許冠[7]等以某坑為研究對象，闡述了預應力管樁結合內支撐的支護體系的經濟性和安全性。

目前，深基坑支護的結構施工大多都是先撐后挖的正做法施工，即使采用鉆孔灌注樁加內支撐的支護結構，也是僅考慮了從最外側出土，保留斜撐部位土方，待斜撐施工完成后，再挖除斜撐內側三角區土方，從而忽略了斜撐支護結構在最內側，必須先將斜撐支護一側的土方挖除，然后由內向外的順序進行土方開挖與底板施工作業的工況。因此筆者以東臺站站前廣場及綜合客運樞紐配套工程的深基坑為例，闡述先進行最內側支護結構的施工技術，并從支護結構頂部水平位移、支護結構頂部豎向位移、深層水平位移、周邊建筑及周邊地表豎向位移4個方面分析深基坑大長邊單側支護半逆作法的安全性和適用性。

1?工程概況

1.1基本工程概況

東臺站站前廣場及綜合樞紐配套工程，位于鹽城市東臺市老火車站，站前廣場地下室結構形式為鋼筋混凝土框架結構，建筑面積9?841.91?㎡，地下一層，基坑開挖深度7.1?m。

1.2基坑周邊環境

站前廣場基坑周邊環境如下：基坑東側為在建的高鐵站站房。基坑南側為在建北海路框涵，與本工程緊鄰，鉆孔樁排樁支護。基坑西側為已建站前路，距離基坑下坎線邊約25?m?；颖眰葹樵诮ū焙Ｂ房蚝c本工程緊鄰，鉆孔樁排樁支護。北海路框涵已經開始施工，基坑周邊環境如圖1所示。由于基坑靠近高鐵既有鐵路線，所以該項目對既有鐵路線的變形控制非常重要。

由圖可見基坑出土三面受限，僅有西側可以作為出土口，且施工順序必須是由東向西進行。

1.3 水文地質條件

根據巖土工程勘察報告，在本次勘察深度范圍內的地基土為第四紀全新世—晚更新世沉積土層，主要由黏性土、粉性土及砂土組成，各土層間的強度、壓縮變形差異性較大。

2?施工設計階段

2.1 支護結構設計

東臺站站前廣場的開挖面積大，不具備對撐的施工條件，開挖深度深，但根據該工程實際情況來說，基坑西側、南側、北側均有現狀支護結構，東側緊鄰在施站房和既有鐵路線，在基坑開挖時以及開挖完成后，東側站房處于在施狀態，因此支護結構要能保證站房的安全施工條件。緊鄰在施站房東側為既有高鐵線路，高鐵線路對變形的要求極為嚴格，所以控制既有鐵路線的變形在安全范圍以內是支護結構設計的重中之重。

借鑒相同施工環境下南側框涵開挖后的土質較差，以及框涵既有支護結構的變形情況。在綜合考慮了基坑的平面形狀及尺寸、開挖深度、周邊環境條件、主體結構形式，變形和位移控制等因素后，最終選定鉆孔灌注樁支護+H型鋼斜撐（間距9?m）的支護形式，H型鋼底部支撐于基座樁冠梁之上，頂部支撐于圍護樁冠梁之上，設計形式參考圖2，止水措施采用止水帷幕。

H型鋼斜撐采用半逆作法施工技術：即完成鉆孔灌注樁和斜撐基座樁施工后，先挖除斜撐基座樁范圍內冠梁標高以下部分土體，土體采用放坡開挖，然后在斜撐基座樁范圍內施打鋼板樁，鋼板樁頂部用型鋼對撐，挖除鋼板樁內土方至基座灌注樁冠梁底標高，拔除斜撐部位的鋼板樁，添加斜撐。從支護結構總體來說，施工順序為先挖除土方，后支設斜撐，但是從局部來說，都是先做好支護結構再開挖土方，所以稱為半逆作法。此施工技術適用于：基坑出土口三面受限，且施工順序必須從基坑最內側開始向外側施工的情況。

2.2 設計施工圖

2.3 計算方法

采用有限元分析軟件Midas-GTS進行模擬計算，在Midas-GTS中采用單元的生死技術有效地模擬圍巖土體的開挖。計算時巖土的塑性本構模型采用修正摩爾-庫倫模型，該模型主要適用于在單調荷載作用下顆粒狀材料，在巖土工程中應用廣泛。材料參數主要包含粘聚力、內摩擦角、切線和割線模量以及卸載模量等，上述數據均參考項目地勘報告取值。

2.4 計算模型

有限元計算采用三維空間模型，土體、框架涵、采用實體單元模擬，防護樁采用樁單元模擬，冠梁和斜撐采用梁單元模擬。為了消除約束邊界對計算結果的影響，計算模型范圍是456?m×300?m×40?m。新建基坑工程臨近既有鐵路線路路基結構模型如圖3所示。

2.5防護工況下既有鐵路線的變形位移分析

因為既有鐵路線的變形為本項目變形控制的重點，所以按照施工過程分別計算打樁施工時既有鐵路線的豎向位移圖4，斜撐基座樁范圍內土方開挖時既有鐵路線的豎向位移圖5，添加支撐時既有鐵路線的豎向位移圖6，土方開挖完成時既有鐵路線的豎向位移圖7，4個施工階段的豎向位移計算云圖。

經過分析計算，各工況的豎向位移均未超過鐵路部門要求的變形限值，計算結果滿足變形控制的需要。

3?基坑支護后期效果檢查

該工程在支護結構施工完成后，支護結構的水平位移、豎向位移、深層水平位移、周圍地表及周邊建筑物的豎向位移、內力監測值全周期無異常，支護效果良好，鉆孔灌注樁深層位移累計位移最大值為1.3?mm，支護結構頂部水平位移最大變化量X方向最大2.5?mm，Y方向最大2.13?mm。支護結構頂部豎向位移最大變化量為6.2?mm。

4?結語

該工程在支護結構施工過程中，結合實際情況，通過實際分析圍護結構施工的重點和難點，制定科學合理的施工工藝采用了二次復合支護以及中途換撐的施工工藝，完成了支護結構的施工，形成了“深基坑大長邊單側支護半逆做法施工技術”，通過一系列措施控制了基坑圍護結構本身的變形位移和周邊既有鐵路線的變形位移，保證地下工程順利施工。

該文以東臺站站前廣場及綜合樞紐配套工程為載體，以實際施工流程為依據，闡述了內支撐的施工工藝，也為日后類似施工環境提供借鑒。

參考文獻

[1]?國務院.“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃（國發〔2021〕27號）[EB/OL].（2022-01-18）.?https：//xxgk.mot.gov.cn/2020/jigou/zhghs/202201/t20220119_3637245.html.

[2]?毛潔.濟南西客站站前廣場深基坑的設計和施工實踐[J].西部探礦工程，2020，32（3）：19-22.

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[7]?許冠，曾婕，成怡沖，等.管樁結合雙半圓支撐體系在基坑工程中的應用[J].巖土工程技術，2022，36（3）：179-184.