0 引言

自改革开放以来，我国的经济实力得到了质的飞跃，人们对生活条件的需求也在与日俱增，这标志着我国迎来了快速发展阶段。而在城市建设过程中，超高层大楼建筑的占比也在日益增长，相较于其他类型的建筑施工而言，由于超高层大楼具有一定的特殊性，因此在施工的过程中更要注重合理地运用各类现代化施工技术开展施工作业，以确保施工的顺利开展。而在此类建筑的施工过程中，深基坑支护施工技术则是用来加固基坑强度，保证基坑周边安全，预防各类施工安全事故的有力举措，因此在高层建筑施工过程中尤其重要。相较于传统基坑支护技术而言，由于基坑深度更大，对结构稳定性要求更高，因此无论在施工规划层面还是在技术层面都有着较大的差距。通过对国内外相关深基坑支护施工技术进行研究后发现，其他研究中针对深基坑支护中的重力式挡土结构研究较少，理论基础相对薄弱，如果未能建立起针对重力式挡土结构的全面认知，那么就会极大地影响深基坑支护施工质量，影响整体施工效率。在这样的背景下，本文通过结合前人的研究成果，结合日常施工作业经验，提出了一种创新型深基坑支护施工技术，以期能够达到为相关从业者提供理论参考和实践依据的目的。

1 创新型深基坑支护施工技术设计概述

1.1 建筑工程土压力计算

建筑工程土压力的计算是整个深基坑支护施工的基础，毫不夸张地说，土压力的计算结果直接影响了深基坑支护施工的质量，并对支护效果、结构稳定性产生重要的影响，因此首先需要对土压力进行计算，来确保后续支护施工的正常进行。基于此，本文在计算过程中，主要通过利用库仑土压力理论作为理论参考，并通过结合重力式挡土墙的土压力与柔性支护结构自身刚度来完成计算过程。为了更加快速精确地得出结果，首先应考虑土体周边环境，由于在不同环境和不同种类的土体中，侧向土压力具有较大的差异，固采用相同计算方法所涉及的支护结构可能无法满足其他种类的土体要求，影响结构的稳定性，因此首先要明确土体性质，并对深基坑做一定的处理，确保土体表面的光滑和平整，并将土压力分为主动和被动两个方面。最终根据朗肯土压力理论，计算主动土压力的系数，计算所用公式详见公式（1）：

在公式（1）中，Ka主要用于表示深基坑主动土压力系数；φ则用来表示土压力中内摩擦角的取值。通过测量和计算，最终得出深基坑主动土压力系数，在此基础上开展后续的计算工作，从而获取深基坑支护施工主动土压力强度，计算所用公式详见公式（2）：

在公式（2），pa表示了深基坑支护施工主动土压力强度，c则用来表示支挡结构土体的黏聚力；a1表示深基坑土体的自重应力系数。当c发生稳定变化时，深基坑挡土单位宽度内的土压力计算见公式（3）：

在公式（3）中，Ea表示深基坑挡土单位宽度内的土压力；γ表示深基坑的有效竖向自重应力系数，H则表示支挡结构土体的高度值。在计算Ea的过程中，不但需要考虑支挡土体结构的竖向自重应力的具体数值，还要考虑到墙背与土间的摩擦角的数值变化，在深基坑土体接触面具有倾斜角的情况下，应该及时调整支挡结构作用的土体滑裂面，以确保计算结果的准确。设计深基坑土压力计算示意图如图1所示。

图1 深基坑土压力计算示意图

在无地面超载的情况下，主动土压力会以三角形分布的形式呈现，因此就可以充分利用图解法中合力作用点原理，来计算建筑工程深基坑土压力，计算公式见公式（4）：

在公式（4）中，Kq表示深基坑土压力；q则表示库仑系数；β表示深基坑与地面土体结构之间的夹角；α表示深基坑与墙背外法线夹角。而在实际对深基坑土压力进行计算的过程中，为了使计算结果更加精确，更加符合工程需要，就需要实时对支挡结构与土体之间的拉力进行检测，并根据其变化，适当调整基坑与地面土体结构之间的夹角β。

1.2 选择合适的支护土钉

在建筑施工的过程中，利用土钉进行支护是一种常用的支护方案，这些支护土钉主要通过加固基体结构，并通过锚固原位土体等方式维持基体稳定，从而满足后续的施工需要，在施工过程中通常需要根据施工需求以一定的倾斜角度钻孔，然后将钢筋放入孔内，再利用注浆的方式使其形成稳定结构，利用土钉进行连接，从而达到加固的效果。在整个深基坑支护过程中，除了钢筋以外，支护土钉就是整个支护结构的关键，因此选择合适的支护土钉同样对施工结果有着重要影响。为了使支护土钉能够满足施工需要，首先要计算深基坑土压力，并根据压力的具体数值来选择支护土钉。同时在选择的过程中，除了要考虑基坑本身的土压力以外，地基位置、地下水水位，土体种类等都是重要的衡量标准，只有全面考虑这些环境因素，支护土钉的实际效果才会更加理想。在开挖的过程中，施工人员还要实时对断面进行测量并进行核验，如果遇到断面平面位置和坡面不满足支护施工需要，还要对其进行修正，保持边坡坡面的平整，坡度能够符合设计要求。而在后续施工作业的过程中，还需要在土体上方进行钻孔，并在开挖后八小时以内将土钉安放完毕，如果遇到特殊天气条件等恶劣条件时，应在开挖后两小时以内完成土钉的安放，以此提高稳定性，对于成孔过程中出现的碎屑，应使用气洗等手段进行清理，在使用气洗的过程中，还要控制压力在适度的范围之内，一般以0.3MPa左右为宜，这样能够避免因气洗而导致的孔隙增大，而影响支护效果。本文所涉及的创新型深基坑支护技术主要采用的为MTB362型号的热轧钢筋，其具有良好的承载能力和稳定性，能够满足深基坑的支撑需要。而土钉的角度应控制在5~35°范围内，可这样可以使土钉和周边土体形成更为紧密的结构整体，从而提高结构强度，另外还应该适当增大土钉的孔径，以此确保土钉对坑底土层具有较为优异的承载能力。在明确了土钉与深基坑土体之间作用力的情况下，就可以通过机械施工的形式，垂直打入支护土钉，来维持深基坑内部土体的结构稳定。将土钉外部与钢筋相连接，以此来设置土钉的滑动面，从而在外部荷载的条件下，为深基坑内侧提供拉力，保证稳定性。在实际施工的过程中，施工人员还应该根据深基坑的具体深度，来调节土钉最大拉力的分布情况，结合深基坑内部的具体情况，控制土钉的水平作用力。由于土钉的支护拉力与打入的方向及力度具有一定的关联性，因此还需要结合建筑施工的整体需要，来计算深基坑支护土钉的拉力，深基坑支护土钉的拉力计算公式见公式（5）：

在公式（5）中，Pk表示第k层土钉在深基坑中土压力标注值；Sj则表示土钉在j层深基坑土体中的水平间距。通过计算，获取支护土钉的拉力，以此来满足后续施工作业需要。

1.3 预应力锚杆支护面层的设计概述

在选择合适的支护土钉之后，还需要结合支护土钉的拉力数值，来设计深基坑预应力锚杆的支护面层。支护面层是用来承担无承载土体水平荷载的一种支撑结构，它通过将这些荷载进行传递，分摊到预应力锚杆之中，从而对深基坑的土体起到防护作用，保证基坑本身的稳定性，其结构主要由。而在本次设计中主要采用了喷射的方式来对深基坑混凝土面层进行处理。在喷射面层的过程中，需要将混凝土的厚度维持在125~265mm范围内，并通过密集铺设钢筋，加厚混凝土的面层的方式，减少喷射所需混凝土的整体数量，来达到节约成本，提高经济效益的目的。同时还需要将锚杆下部的承载结构部分与混凝土面层建立连接，进行喷射混凝土深度的调节，以此来保证混凝土支护面层的凭证。考虑到预应力锚杆下部承载结构具有较大的刚度，因此深基坑的深度还要能够满足整体施工需要，即具有一定的深度，这样能够使深基坑与无承载土体之间贴合紧密，从而提高支护效果。并在锚杆上施加一定的预应力，这样能够在一定程度上减小建筑支挡结构的位移距离，从而促使深基坑坑底支挡结构荷载力相对平稳均衡，进而形成无障碍空间。由于深基坑支护结构与土体之间具有一定的相互作用，还需要在支护面层中间设置排桩平铺，提供充足的抗拔力，避免因支护施工而对深基坑内部的土体环境产生较大的影响和破坏。另外还要在深基坑表面铺设规则形状的木板，提高支护面层在土体上的覆盖面积，增加荷载的传力面积，避免由于荷载力过大而导致的锚杆下部结构出现变形。需要注意的是在前层的支护土钉注浆操作结束至少48小时之后，并在面层喷射完毕后才可进行后续的土钉工作，完成土钉注浆操作，这样能够最大限度地发挥支护土钉的支撑效果，从而达到深基坑支护施工的需求。

2 通过实验验证创新型深基坑支护技术的可行性

为了进一步验证本文提出的创新型深基坑支护技术的可行性和实际作用，因此设计并完成了如下试验进行测试。本次试验主要以某市市区范围内XXXX高校宿舍楼作为拟建建筑，通过分析其周边环境，并分析创新型深基坑支护技术与传统支护技术在相同条件下的抗拔力来分析创新型深基坑支护技术的优势。该高校宿舍楼地面高差相对较大，地表标高维持在352.34~455.68mm区间内，深基坑的地表规格如表1所示。

表1 高校宿舍楼深基坑地表规格表

根据表1中有关高校宿舍楼审计坑地表规格表中的数据，获取到深基坑附近区域的环境分布情况。考虑到深基坑附近环境较为复杂，施工难度相对较大，因此在制定深基坑支护施工方案时，不但要最大限度地确保施工效率，还要尽可能地降低施工噪声，固采用垂直支护方法，制定支护施工方案。将本文中所提出的创新型深基坑支护技术应用到这所高校的宿舍楼当中时，就要设置深基坑锚杆的摩阻力指标，并随机选择规格、长度不一的六根锚杆作为研究对象，对锚杆进行抗拔测试，以此来检验创新型深基坑支护施工技术的抗拔力。为了能够更好地记录试验结果，固将锚杆按照次序依次分为①-⑥，并将本次的抗拔测试试验结果与传统深基坑支护技术的测验结果进行对照，以此来判断创新型深基坑支护技术的时效性，具体对比结果见表2。

表2 创新型深基坑支护施工技术与传统深基坑支护技术抗拔力测验对比

根据表2中具体数值的对比可知，在具有相同长度和摩阻力、外部环境的条件下，采用创新型深基坑支护设计技术后，深基坑支护的抗拔力较大，与传统施工技术相比，支护效果更好，结构更稳定，这对于高层建筑而言有着重要意义，这也直接说明了创新型深基坑支护施工技术在实际施工过程中的有效性。

3 结语

随着高层建筑施工需求的不断提高，深基坑支护技术的应用前景也在逐渐增大，对支护效果、结构稳定性的要求也与日俱增。因此，在这样的背景下，针对现有的深基坑支护技术进行创新研究具有重要意义。本文中所提到的创新型深基坑支护技术相较于传统支护技术而言，不但在抗拔力测验中表现出了更为优异抵抗拔力，同时在一定程度上提高了深基坑本身的支护效果，有助于提高建筑施工效率，杜绝施工安全事故。而在未来的建筑发展过程中，随着BIM技术、和各类先进施工技术设备的应用，深基坑支护施工技术还将得到进一步的发展与提升，届时高层建筑施工将会更加高效，安全性、可靠性也会有巨大的提升。