建筑施工中深基坑支护技术的应用

李送来

针对湖南某建筑工程深基坑实际情况，采用“地下连续墙+钢筋混凝土角撑”予以支护，在介绍方案设计的基础上，对施工及其问题处理进行深入分析，最后通过效果检验得到支护结构变形、弯矩均满足要求的结论，旨在为类似工程基坑支护施工提供参考借鉴。

建筑施工；深基坑支护；地下连续墙；技术应用

深基坑支护在建筑工程施工，尤其是高层与超高层建筑中具有重要作用。为保证基坑的支护效果，需从设计工作入手，根据基坑开挖要求及场地实际情况确定支护结构，并对施工予以严格控制，及时处理施工中产生的问题，最后还要对支护结构及效果进行检验。

一、建筑工程概况

湖南某建筑工程共20层，采用框—剪结构，地下2层，设计开挖深度为8.5m，其中承台深度达到9.5m，开挖基坑尺寸为(45×37)m2。开挖施工场地西北两侧4.0-5.0m以外建有居民楼，浅基础，采用框架结构；南侧为市政街道，其两侧埋有市政管线。因环境条件复杂，所以对开挖施工提出很高要求，必须做好基坑支护。

基坑支护结构设计采用“地下连续墙+钢筋混凝土角撑”，其中，地下连续墙的厚度为38cm，属薄壁墙，总长12.5m，平、剖面图如图1所示。

图1 地下连续墙

支护结构设计计算内容如下：

(一)土压力。土压力的计算主要使用朗肯公式，土体强度取固结快剪指标，被动侧土则取快剪指标。

(二)嵌深及稳定性。基坑表面分布有杂填土和粉质粘土，具有自立深度条件，当支撑降至地表下部1.7m时，对基坑范围外的土体、建筑与施工荷载进行支撑，计算后得开挖深度等于7.8m。按照静力平衡原理，对墙体嵌深进行计算，在第二层开挖时达到力矩平衡所需嵌深为4.2m，设计嵌深为4.7m，墙体总长12.5m。对通过以上方法得出的嵌深实施稳定性分析计算，得安全系数为2.17，大于规范要求的1.3，满足安全稳定性要求[1]。

(三)内力。取墙体其中一段槽进行内力计算，设置以下四种工况：开挖5.7m、开挖9.5m、对二层支撑进行拆除、对一层支撑进行拆除。各工况计算结果如下：

工况1：弯矩最大值为115.7kN/m，出现在3.4m深度处；剪力最大值为55.3kN，出现在0m深度处；第一层支撑力为35.5kN/m；位移最大值为3.42mm，出现在3.4m深度处。

工况2：弯矩最大值为157.6kN/m，出现在5.5m深度处；剪力最大值为121.7kN，出现在3.4m深度处；第一、二层支撑力分别为13.3kN/m和82.4kN/m；位移最大值为7.08mm，出现在5.5m深度处。

工况3：弯矩最大值为160.6kN/m，出现在3.4m深度处；剪力最大值为66.0kN，出现在0m深度处；第一层支撑力为42.3kN/m；位移最大值为7.52mm，出现在4.6m深度处。

工况4：弯矩最大值为-75.5kN/m，出现在4.3m深度处；剪力最大值为-123.2kN，出现在2.0m深度处；位移最大值为9.14m，出现在0m深度处。

二、结构施工及基坑开挖

(一)结构施工。施工开始前，先降低场地原标高1.4m，对墙体走向范围内的地面进行夯实处理，沿水平方向放置轨道，确保造墙机行走在相同的电动轨道，所有槽段垂直度均不能超出1/300，以免墙体接触发生错位，对止水的效果造成不利影响。各槽段设计成槽时间在2-3h范围内，成槽后安装钢筋笼，焊接固定后灌注混凝土[2]。

(二)基坑开挖。开挖机械设备按由北至南的顺序进行开挖，第一次开挖到地面以下5.1m，第二次开挖至地面以下8.3m，局部由人工配合施工。

(三)排水与降水。第一次开挖时，基坑中积水很少，通过明排排出；第二次开挖时，勘察孔开始冒水，且伴随深度不断增大，冒水量明显增加，临时设置七台降水井进行不间断抽水，直到区域内地下水位降低到设计开挖深度以下。

三、施工中出现的问题与处理办法

(1)缺乏清渣设备，无法对沉渣厚度进行有效控制。为此，施工中加深了一定造孔深度，作为沉渣的预留空间，并在灌注施工中使用隔水栓，提高冲击力，以避免沉渣大量堆积。

(2)因墙体厚度较小，不能使用大口径导管，所以灌浆时容易发生堵管。针对这一问题，采用以下处理办法，即在导管的接头部位增设密封圈，并对骨料粒径进行严格控制，不得超出10-30mm。

(3)虽然各板块之间的连接总体上良好，但仍存在部分粘性土部位难以连接的问题，主要由夹泥所致，侧向喷嘴未起到预期清洗作用，需对槽段宽度实施更改，延长清洗的时间。或对喷嘴的布置方式进行更改，从3个增加到5个，从并排布置改为按梅花形布置，以增大喷射作用强度。除此之外，还需将成型器的两端改为弧形，确保板块更好咬合[3]。

四、支护效果

(一)墙体变形。经检测，墙体的最大位移发生在开挖工作面周围，在4.6-17.4mm范围内变化，理论计算结果较小，因为理论计算过程中无法将时间效应考虑在内，而且在开挖时，土体还存在蠕变。

(二)墙体弯矩。深度6.9m处实际测量的墙体钢筋拉压应力最大值分别为114.96MPa和40.6MPa。以钢筋混凝土构筑物的受力平衡条件为依据，对墙体弯矩进行计算，并与弯矩的计算值进行比较。通过比较可得，墙体在不同工况中的弯矩变化基本遵循相同的规律，但弯矩理论计算结果普遍大于实测结果，结构偏安全。

(三)周围建筑沉降。经测量，基坑周围建筑沉降最大不超过5mm，且没有开裂与破坏现象。

五、结论

(1)本建筑工程深基坑支护采用地下连续墙，其不仅变形小、止水好，而且钢筋有一定安全储备，对周围建筑基本无影响，是一种理想的支护措施。

(2)本建筑工程所用连续墙的厚度偏小，属于薄壁墙，混凝土灌注量因此减少，但不影响档土与防渗等作用的发挥。相比排桩等传统支护方式，采用此连续墙，可降低造价近54%，经济效益十分突出。

[1]冯奇醒.建筑施工中深基坑支护技术的应用[J].建材与装饰，2016(02):29-30.

[2]许卫军，杨小波，胡超群.建筑施工中深基坑支护技术的应用[J].中国住宅设施，2016(01):36-38.

[3]李冰峰，张健.深基坑支护技术在建筑施工中的应用[J].科技经济导刊，2017(10):91.

李送来(1975-),工程师，本科，主要从事现场施工管理。