陈军

（上海市政工程设计研究总院集团第十市政设计院有限公司，甘肃 兰州730000）

当下随着我国高地下空间开发利用率的提升，促使基坑开挖深度逐渐加大，但是与此同时基坑开挖所引发的相关工程事故发生概率也逐渐增加，业内相关人士针对深基坑支护设计以及施工予以了高度重视。随着我国新版建筑工程基坑支护技术相关指南的发布，其对于基坑安全的有效控制提出了更高要求，相关指南对于基坑支护当中的施工安全提供了更加可靠的保障。本次针对大直径圆环桁架内支撑深基坑支护技术的研究对促进该技术的使用有着重要作用。

1 基坑支护方案对比分析

第一方案：该方案主要采用的是井字形对撑法。井字形对撑法的主要优势是此设计方案目前区域成熟，并且存在着明确的支撑传力途径。但是，该项方案也存在一定的不足，比如由于内支撑的存在对施工人员的实际工作造成较大困扰，需要使用小型挖土机和长臂挖机合作将土运至地面。不仅如此，在实际工程中该方案对地下水池施工也会受到影响，可能会造成延长施工工期问题发生。同时，该种方案更加适用于狭长的基坑。

第二方案：该方案主要采用大直径圆环桁架内支撑深基坑支护技术。该方案设计有着以下几方面优势：第一，基坑圆环内径为127m，基坑内径范围内无其它支撑困扰，以此有效简化了出土和机构施工。第二，此设计方案的栈桥直接打到深基坑内部，施工时可直接将汽车和挖掘机开到基坑内部完成土方挖运工作，以此有效提升了工作效率。第三，该方案极大减少了实际支撑数量，这对于节约成本有着重要作用，同时减少支撑后也会减少建筑垃圾，符合文明施工。综上分析，大直径圆环桁架内支撑深基坑支护技术有着明显优势。

2 工程概况

本工程为地下污水厂项目，此项目地下分为两层，地下2 层为污水处理区，地下1 层为操作区，地下工程总面积5.1m2，深基坑东西宽为152.5m，南北长为170m，基坑深度为11.02m，局部挖深12.6m。深基坑北侧与既有排架结构的厂房相邻，南侧与供水管、电力系统管线相邻，该基坑工程安全等级设定为2 级[1]（基层西侧管线立面如图1 所示）。

3 工程与水文地质条件

3.1 工程地质条件

本工程基坑支护深度所影响范围的土层分布和性质如下：

图1 基层西侧管线立面图

3.1.1 素填土：本土层主要为黏性土质，并且其中存在少许砖块、碎石，该土层层厚最低1.40m，最高层厚为2.40m；

3.1.2 粉质黏土：该图层存在可塑性和中压塑性，另外该土层在本工程所处地区将其称之为“硬壳土”，最低层厚为0.5m，最高层厚为2.10m；

3.1.3 灰色淤泥质粉质黏土：该土层主要呈现出流塑状，最低层厚为2.5m，最高层厚为4.30m；

3.1.4 层灰色淤泥质黏土：该土层主要呈现出流塑状,最低层厚为7.40m，最高层厚为9.50m；

3.1.5 层灰色黏质黏土：该土层主要呈现出软塑状,最低层厚为4m，最高层厚为13.30m；

3.1.6 层暗绿色粉质黏土：该土层主要呈现出可塑状,存在中压缩性,最低层厚为1.30m，最高层厚为5.80m；

3.1.7 层灰色黏质粉土：该土层主要呈现出稍密状,存在中压缩性，最低层厚为1.30m，最高层厚为7.00m；

3.1.8 灰色粉质黏土：该土层主要呈现出可塑状,该土层的干强度经检测后为中等,工程力学性质较好、埋藏较深。

3.2 水文地质条件

本工程地下水主要来源有两个，分别是浅部潜水和土层第7层的承压水，稳定水压深埋最低0.700m，最高1.100m。

4 基坑支护具体设计和工程概况划分

本工程止水帷幕主要使用φ850 三轴搅拌桩施工，桩长19m，另外支护桩主要采用的是φ900@1100 钻孔灌注桩，桩长最长26.5m，最短24m。使用双轴搅拌机对坑内土进行暗墩式加固。为了确保达成施工设定目标，施工人员在基坑中使用了两道钢筋混凝土圆环形桁架进行内支撑，平面呈现出了同心圆布置，内部圆直径为127m，外部圆直径为147m。另外，内部支撑沿着竖向方向设置2 层，间距为5m（如图2 所示）。

图2 基坑围护剖面图

施工概况1：钢筋混凝土灌注桩，三轴水泥土搅拌桩止水帷幕,对水泥土坑内进行充分加固。压密后进行注浆工作，同时对坑内隔构进行柱桩，且降水井同步施工，施工中局部地区进行钢筋混凝土栈桥架设。施工概况2：利用象限划分对基坑平面分为四个区域，分别是ABCD,A 区开挖到第一层环撑垫层底标高为-3000m，A 区第1 层圆环桁架钢筋混凝土支撑, 另外不对中心岛土方进行开挖，严格按照1:2 比例进行放坡。施工概况3-4：针对BC 两区采用同时开挖，直到第1 层环撑垫层，底标高为-3000m，施工相应区域的第1 层进行圆环桁架钢筋混凝土支撑。施工概况5：针对剩余栈桥结构进行继续施工，栈桥标高范围-0.300-0.6500m。施工概况6-7：对第二层圆环桁架及土方开挖平面均分为8 个象限，每一个顶角所对应的两个区域划分为一个区，命名为EFGH。按照顺时针的顺序进行土方开挖，直到第二层，标高为-8.000m。施工所对应相应区域第二层进行层圆环桁架钢筋混凝土支撑，另外不对中心岛土方进行开挖，岛面标高-3.000m，中心岛平面呈现出八角形，严格按照1:2 比例进行放坡。施工概况8：中心岛标高-3.000 开挖至-8.000m。后续施工：按照施工概况8 对中心岛标高-8.000m 开挖至-11.000m，对开挖平面及地下室筏板共计分为4 个区域，同时分区时留出中心岛位置。土方开挖时主要采用顺时针的方向对称开挖，随后浇筑筏板，最后对中心岛土方开挖，同时迅速浇筑中心岛筏板，直到地下室筏板封闭。

5 施工要点

由于环形支撑量直径相对较大，因此在进行实际施工过程中要充分保证圆环的圆心位置以及圆环线形具有高度准确性，目的是为了保证圆环拱效应具有安全性和可靠性。同时，在圆心位置放置全站仪进行定点放样，每一个环梁与环系梁交点需要根据设计图纸计算出相应的方位角[4-5]。另外，支撑体系平面具有着外刚度角弱的现象，因此相关工作人员需要保证实际施工保持在同一水平面上，充分控制桁架平整度，避免平面出现外失稳问题。在进行土方开挖过程中，需要工作人员严格按照设计工程概况进行分层和对称，保证支撑受力均匀，有效规避支撑体系整体位移现象出现。

6 监测结果分析

在针对围护桩点水平和垂直位移等多项施工进行监测后发现，最终所获取的监测数据符合最初设计要求，虽然煤气管线出现4 毫米位移，但是其在合理控制范围内。支撑轴力实测值为设计值的50%到80%左右，并且随着开挖工程概况的变化，支撑结构体系根据有着良好的安全可靠性[6]。需要值得注意的是，基坑当中的中部格构立柱出现的隆起现象，并且靠近坑中心位置隆起更大，达到40 毫米。

6.1 圆环桁架深基坑支护体系有着便捷施工和缩短施工工期的特点，本工程中车辆在通过栈桥开行到基坑取土高峰期时每天出土量达到1.2 万m3，另外中心圆环范围内不会对支撑造成干扰，并且中心圆环范围内的地下室结构可以进行先施工，这在一定程度上有效缩短了施工工期。

6.2 圆环桁架结构需要工作人员在实际工作中严格控制圆环形线以及多种圆环的同心度，目的是为了能够充分保证拱效应的可靠性。

6.3 圆环桁架结构平面的外刚度相对较弱，因此施工人员在实际工作过程中需要保证平面精度。

6.4 圆环桁架结构支护体系需要对取土进行严格分层和对称，这在一定程度上就需要工作人员对工程概况设计进行细化，同时做到严格执行，规避不良现象发生。

6.5 在软弱地质条件下对深基坑进行开挖过程中所出现的坑底隆起现象需要予以高度重视，并且越靠近基坑中心位置隆起量就会越大，这一现象的出现会导致圆环桁架结构平面度出现不足。因此，相关工作人员在进行开发过程中需要采取必要措施，比如针对靠近基坑中心位置的环梁结构标高预先采用降低的方式，出现隆起后再与基坑边支撑结构持平。

7 结论

目前我国在城市建设过程中深基坑逐渐增多，因此安全可靠的深基坑支护非常重要，大直径圆环桁架内支撑深基坑支护技术能够满足建筑工程施工要求，同时还能做到缩短工期等，因此值得广泛使用。