王 楠

（中国移动通信有限公司信息港中心，北京 102200）

0 引言

随着人口密度的增加，我国的高层建筑数量越来越多，承载的结构和功能也越来越丰富，对建筑施工技术的要求也越来越高[1]，建筑深基坑施工开挖与支护直接影响建筑施工的可靠性，研究发现，在建筑深基坑施工过程中，很容易受到不确定岩土作用力影响，造成地面塌陷[2]，影响建筑整体稳定性，不仅会造成严重的资金消耗，甚至会产生大规模的施工事故，带来人员伤亡，为了保证建筑正常施工[3]，需要设计可靠的复合型商业建筑深基坑施工开挖与支护施工技术。

相关研究人员针对建筑深基坑施工进行了进一步研究发现，土壤内部存在特殊的作用力，这些作用力属于可变力，会随着外界环境发生变化，一旦这些作用力发生改变，很容易导致地下管线断裂、建筑结构面开裂出现施工事故[4]，传统的建筑深基坑施工开挖与支护技术往往忽略了土壤内部作用力，施工稳定性指标较低，无法满足建筑的可靠性需求，因此，该文设计了一种新的复合型建筑深基坑施工开挖与支护施工技术，为保证复合型商业建筑施工的稳定性，降低建筑基坑施工综合成本做出贡献。

1 复合型建筑深基坑施工开挖与支护施工技术设计

1.1 工程概况

该文选取某工程进行实例分析，该工程位于某市的中心区域，与很多线路交叉，建筑总面积为15985 m2，各个建筑分区的面积不等，该工程内部基坑长为150 m，深约15m。

为了保证实际施工效果，该工程施工分为3步，直至开挖到基坑底部，该工程的施工规模较大，基坑深度不平均，地基土层及地下水位分布情况见表1。

由表1可知，该工程内部涉及的地层及地下水位种类较多，分布不均，因此在开挖与支护过程中设置的锚杆位置要不断变化，直至开挖至基坑深部，该工程内部桩处土的物理力学指标见表2。

表1 地基土层及地下水位分布

由表2可知，不同土层土壤的力学指标存在明显差异，此时可以根据上述地基及土层物理指标设计深基坑施工开挖与支护稳定指标S计算式，如公式（1）所示。

表2 桩处土物理力学指标

式中：D为土壤综合作用力，F为深基坑施工参数，该数值越高说明施工可靠性越高，施工效果越好，为了保证实例分析的精度，该文还结合了弹性支点法进行分析，降低计算误差。

1.2 深基坑施工开挖与支护技术重点

1.2.1 深基坑土层力学参数指标

针对最不利钻孔位置进行计算，距离周边建筑物最近的是基坑的东北角，所以选择这一段进行设计，这一段总共有5个钻孔位置，分别是4、5、6、7、8号。其中4号转孔中第四纪的止层是最厚的，由此第4号是最不利的钻孔，针对该位置的地质条件进行研究。钻孔深13.62 m，地下水位深2.8 m，止层从下到上为全风化闪长岩、粉质黏土、碎石、素填土和杂填土，见表3。

表3 土层参数

1.2.2 深基坑土压力计算

为了保证结构的稳定性，在计算时选择最不利的钻孔来分析；土层的参数参考岩土的勘察报告；按照《建筑基坑支护技术规程》计算支护结构上的土压力强度。

主动土压力系数如公式（2）所示。

式中：φi表示第i层的土的内摩擦角。

被动土压力系数如公式（3）所示。

土中竖向应力标准值：该工程的支护结构是比地面要低的，上方采取放坡的方式，如果将其作为附加荷载，并将均布荷载视作15 kPa，Δσk,j=q0=15kPa。

式中：Δσk.j为支护粧外侧第j个附加荷载作用下±中竖向应力标准值（kPa）；σPc是支护支护植内侧止的自重产生的竖向总应力（kPa）；土中的竖向应力标准值σac为支护粧外侧土的自重产生的竖向总应力（kPa）。

支护结构内侧被动土压力强度标准值Ppk（kPa）、支护桩外侧主动土压力强度标准值Pak（kPa）计算（基坑中的土质大部分是黏土，所以用水土合算）如公式（6）和公式（7）所示。

1.2.3 深基坑施工开挖

具体的深基坑开挖施工方案如下：第一层土方开挖采用大挖机挖至第一道支撑底，即-2.80 m，挖土深度为2.7 m，顺序为从基坑的东侧向西侧。第二层土方开挖利用大挖机从第一道支撑底（-2.80 m）至第二道支撑底（-8.10 m），开挖深度为5.3 m，由于第二层土方开挖施工难度较大，因此以控制建筑深基坑支护形变量为条件，结合“时空效空”原理，先挖开先间隔开挖基坑中间区域的土体，再分块进行开挖基坑周边区域的土体。第三层土方开挖至基坑底（-15 m），开挖顺序与第二层土方开挖顺序相同，主要采用小挖机和中挖机将电梯井及深坑部分一同挖去，并翻挖至栈桥边即可，栈桥上配置长臂挖机进行接土装车，将挖掘出来的土体运往别处。

1.2.4 深基坑支护施工

深基坑支护施工包括钢板支护、排桩支护、锚杆支护、土钉墙支护以及喷锚支护：1）钢板支护。通过对钢板桩支护方案进行理论计算与可靠性分析，确定了钢板桩的嵌固深度、桩截面尺寸以及锚杆设计方案，以完成对基坑支护，截断地下水，并对方案的实施过程进行总结。该文施工过程中采用的是槽40b钢板桩、热轧型钢、350mm×350mm的H型钢以及ø300mm钢管，定尺度大于9 m，并通过钢板墙的方式，能够更好地巩固土壤，同时其具有挡水的作用。对该项目的深基坑支护来说，通过钢板进行支护时，建议深度不要超过8m。钢板支护结构如图1所示。2）排桩支护。排桩支护施工技术有较强的灵活性，所以其应用范围比较广。其中，尤其是双排桩支护技术在软土地基中使用较普遍，具体的布置方式如图2所示。在具体施工时，需要注意以下问题：在施工前需要准备好适量的挖孔桩，并将其按序排列，形成排列柱；要做好排水工作，这样才能减少地下水对排桩支护的不良影响；针对密排钻孔施工来讲来说，必须特别要求施工人员考虑深基坑的实际深度，再进行施工。3）锚杆支护。为最大限度地保证高层建筑深基坑的稳定性，本次锚杆支护施工应用立壁钻孔施工工艺，需要对钻孔深度进行精准计算，然后循序渐进深入钻孔到底。该方式能够有效避免深基坑出现较大变形，可保证整体工程的质量。在完成支护后，作业人员需密切关注建筑周边环境的稳定性，尽量减少深基坑支护施工对周围带来不良影响。锚杆支护方案如下：外墙边线紧邻用地红线，采取锚杆支护方案。锚杆墙总长度为40m，桩径为700mm，桩长27m，桩间距1.4m，灌注桩混凝土强度等级C30，主筋为14ø25mm，箍筋为ø8@150mm；冠梁混凝土强度等级为C30，高0.5m，宽0.7m；锚杆采用一桩一锚，长为9m，水平间距为1.4m；竖向间距为3m；桩间采用挂ø6200mm×200mm钢丝网喷C20混凝土处理。4）土钉墙支护以及喷锚支护。土钉墙支护是一种较简单的施工技术，而且施工成本也比较低，由作业人员将1根长杆插入深基坑中，再将钢筋网铺设在上面，并通过喷锚的形式施工，这样能够对土体提供良好的保护。土钉喷锚支护方案如下：采用边坡采用土钉喷锚支护方案，有效支护高度15m，设置土钉8排，放坡坡比1∶0.2，土钉墙支护采用洛阳铲人工成孔，土钉孔直径130 mm、倾角15°，土钉水平间距1.5m。完成混凝土喷射后，此时土体与钢筋网之间便会产生相互的作用，使支护体系更稳固。喷锚支护施工工艺灵活性较强，所以施工单位能够通过监测的信息数据，从而对工序进行合理地调整。结合工程施工中的材料水灰比，采用外灌浆加工施工工艺，使工程施工质量符合实际检测要求。同时根据土钉喷锚操作步骤，进行补浆，对土钉喷锚施工做好防护工作。

图1 钢板支护结构

图2 双排桩支护布置方式

1.3 深基坑施工开挖与支护结构设计

经过测试发现，含水量较高的土壤稳定性较低，其抗剪强度无法保证，开挖过程中很容易产生桩基偏移问题造成严重的施工事故[5]，设计了一种新的深基坑施工开挖与支护结构。该结构能满足深基坑施工的合理受力需求，一旦深基坑内部出现较高的土体压力，会立即产生弯矩，该结构因其特殊的受力特性可以实现压力转化，降低深基坑内部的土壤压力[6]，保障施工安全，除此之外，该支撑结构可以设置在施工区域的边界处，自动形成一个闭合的支撑结构，一旦开始施工，可以立即扩大施工视野，提供施工空间基础，不仅如此，该支撑结构的组成成本较低[7]，施工较为简单，该结构的组成示意图如图3所示。

图3 支撑结构示意图

在使用该结构施工时，需要调试支撑柱，根据工程的实际需要计算支撑柱的荷载，确保支撑柱能有效进行支撑，因此该文使用了桩梁轴线合一法计算了深基坑附近的负载，并根据该负载进行调整，确认支撑柱的位置。连系梁是连接各个支撑柱的重要装置，对保证深基坑内部稳定性有重要作用[8]，其可以分解环梁轴向压力，降低基坑内部受力限制，该文设计的施工技术使用了空间立柱连系梁，这种连系梁可以有效减少支撑柱的数量，降低施工成本，为后续深基坑开挖支护作基础。

在基础上，该文设计的施工技术考虑了场地内部综合荷载，尽可能降低支护附加压力。悬臂桩在整个深基坑施工开挖中的作用也非常大，因此该文采用极限平衡法，将土壤压力转化为不同种类的土体关系，再依次计算土壤内部不同点位的零点深度系数，最后需要计算土壤支反力，将其控制在指定的范围内，最大程度地保证支护可靠性，保证施工开挖与支护稳定性。

2 应用效果与讨论

在上述实例分析准备的基础上分别使用该文设计的复合型商业建筑深基坑施工开挖与支护技术和传统的深基坑施工开挖与支护技术进行施工，使用公式（1）分别计算不同施工区域的稳定性指标，应用效果见表4。

表4 应用效果

由表3可知，该文设计的复合型商业建筑深基坑施工开挖与支护技术施工后各个施工区域的稳定性指标均较高，证明该文设计的复合型商业建筑深基坑施工开挖与支护技术的施工效果较好，具有可靠性，有一定的应用价值。

3 结语

综上所述，随着经济的发展，我国的建筑工程也越来越完善，建筑技术也得到了进一步提升，复合型商业建筑往往属于高层建筑，对基坑开挖要求较高，传统的深基坑施工开挖与支护技术的稳定性指标较低，无法满足目前的施工需求，因此该文设计了新的复合型商业建筑深基坑施工开挖与支护技术，进行实例分析，结果表明，设计的复合型商业建筑深基坑施工开挖与支护技术的施工稳定性指标较高，证明其施工效果较好，具有可靠性，有一定的应用价值，可以为后续复合型商业建筑施工提供参考。