城市綜合體工程深基坑支護選型探討

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摘要：城市綜合體深基坑安全施工與基礎質量和基坑支護選型關系極大；結合城市綜合體規劃條件、地質條件及技術經濟條件，做好支護選型至關重要。在分析深基坑土釘墻、內支撐和錨桿、柱列式灌注樁、排樁支護、鋼板樁支護的技術經濟特點的基礎上，結合實例進行模型分析、數據驗算、適用條件討論，并提出相關選型建議：安全、經濟和便捷。

關鍵詞：城市綜合體；深基坑支護；選型

城市綜合體的安全施工與基礎質量和基坑支護選型關系極大，應結合城市綜合體規劃條件、地質條件及技術經濟條件，掌握不同支護方式的特征，選取更為合理的支護方式，促進項目有序實施。深基坑支護施工過程中，安全施工既是重點，更是難點，應全方位做好基坑支護選型，確保基坑開挖可靠性及安全性。本文就城市綜合體工程深基坑支護如何選型進行分析。

1深基坑支護類型及其應用要點

深基坑主要是指實際開挖深度大于5m或地下室3層以上，或深度并未超過5m，但整個施工范圍內地質條件和周圍環境管線較為復雜的工程。基坑工程主要涵蓋基坑支護體系設計與施工和土方開挖等。基坑支護主要為保證整個基坑開挖過程的安全、可靠[1]。支護形式的選取主要取決于基坑挖深、場地條件、周邊環境（鄰近既有建構筑物、市政道路、管線）、場地水文地質條件、項目工期要求等因素，應綜合分析合理選取。

1.1土釘墻支護

（1）概念。土釘墻支護主要是由密集的土釘群、被加固的土體、噴射混凝土面層，形成一個完整的、穩定的擋土結構，以抵抗墻后傳來的土壓力及其他作用力，保障深基坑開挖和邊坡的穩定性。（2）優點。基坑開挖過程中，可存在促使邊坡保持直立的臨界高度，但超過該深度或地面超載時，將會發生突發性破壞，土釘墻技術則是在土體內部放置相應長度和分布密度的土釘體，使其與土體共同作用，補充土體強度的不足，增強土體穩定性。土釘墻支護主要是合理利用土體自身承載力，有效實現支護作用。這種支護結構具有較佳的柔性，良好的抗震性能和延展性，同時施工較為便捷、速度較快，無須額外占用場地。（3）施工技術要點。此類支護自身具備較強的擋土性能，施工方式以噴射水泥為主，開挖與鋼筋網鋪設工作需同步開展，逐步累積形成加筋重力式擋墻結構，如圖1所示。圖1土釘墻支護形式施工過程中，應始終確保土釘自身可靠性、穩定性，結合實際狀況，精準計算土釘強度及相關牽引力。依照施工規程要求，應開展相應的加載拉拔試驗。基坑開挖方案、土釘墻支護方案的應用，需預先掌握和熟悉基坑周圍的環境狀況，對場地周邊的排水、降低地下水位等進行監控，避免管線發生破裂及其他意外事故的發生。土釘墻按照設計要求完成設計之后，應做好驗算工作，如土釘抗拉承載力驗算、內外部穩定性驗算、噴射混凝土面層驗算。其中，土地抗拉承載力驗算如下：Tt=πDτf（1）式中：Tt———試驗獲得的極限抗拔力，kN/m；D———鉆孔直徑，m；τf———錨體砂漿與土體間第i層土的粘結強度，kN/m2。

1.2內支撐和錨桿

（1）概念。內支撐和錨桿作為深基坑重要支撐結構類型，具有剛度較佳，實際位移較小等優勢，減小基坑發生形變的可能，提高其安全性及可靠性。在復雜的施工環境下，特別是各類特殊工程基坑，其整體深度較大，施工前并未做好充分勘察，未能掌握一手地質信息資料，具體施工存在一定的盲目性，導致施工現場發生墻體坍塌，一定程度影響了施工的可靠性和安全性。（2）優點。一方面，內支撐作為支擋式擋土結構核心構成，要求其結構強度較高、穩定性較佳，支撐與擋土構件共同為基坑施工提供可靠、安全的結構空間。另一方面，錨桿支護將受拉桿件一段固定于實際穩定地層中，另一端與工程構筑物相銜接，用于承受土壓力、水壓力，進一步應用地層錨固力，保持構筑物或巖土體實際穩定性。在施工中，可用錨桿替代鋼筋混凝土支撐，以節省鋼材，改善施工條件，特別針對城市綜合體而言，其更適用面積較大、支撐布設較難的基坑類型。（3）施工技術要點。錨桿實際抗拔力可通過試驗確定，確保其安全度。上述支護形式對深度較大的基坑，應用成效較佳，可有效規避墻體形變風險（見圖2所示）。錨桿極限抗拔承載力計算公式如下：≥Kt式中：Kt———錨桿抗拔安全系數。安全等級為一級、二級、三級支護結構，其系數應分別不小于1.8、1.6、1.4；Nk———錨桿軸向拉力標準值，kN；Rk———錨桿極限抗拔承載力標準值，kN。圖2錨桿支護原理圖

1.3地下連續墻

（1）概念。地下連續墻通過使用專用機械工序，沿著開挖工程周圍，在泥漿護壁周圍實施挖掘作業，最終形成一定長度的溝槽，將預先制作完成的鋼筋籠放置于槽段內，選取導管法完成水下混凝土澆筑工作，形成完整的單元墻段。地下連續墻按照成墻方式，可劃分為排樁式、槽板式、組合式；按照墻用途可劃分為防滲墻、臨時擋土墻、永久擋土墻[3]。（2）優點。此類支護方式具備較強的剛度，適用于多種地質條件，施工過程中產生的震動較小，不會引發嚴重的噪聲污染，對周圍工程結構和地下管線影響較小，可進一步控制沉降和位移，自身環保性能優良。（3）施工技術要點。地下連續墻施工工序較多，包含導墻施工、泥漿制備、槽段開挖等，其中導墻施工質量最為關鍵，當下以現澆和預制類型為主，目前使用現場澆筑方式較多。導墻建議選用現澆混凝土結構，強度等級應不低于C20，厚度應超過200mm，選取雙向配筋，間距應小于200mm。導墻實際允許偏差見表1。表1導墻允許偏差

1.4柱列式灌注樁、排樁支護

（1）概念。柱列式間隔分布包含兩種方式，即樁間存在一定距離布置形式、樁間相切密排布置方式。充分使用鋼筋混凝土開展鉆孔、挖孔等工作，將其灌注于整個樁內，具有經濟性和便捷性的優勢。排樁支護類似于多列柱列式并排，因此一并討論。（2）優點。將柱列式灌注樁作為實際擋土結構，整體施工材料量降低，施工操作較為簡易，具有較佳的經濟型。排樁支護可用于各類復雜地質條件，且施工操作較為便捷，自身剛度較大、抗彎能力較強、變形較小；施工過程無震動、噪聲較小，對周圍環境影響較小；工程樁為灌注樁時，可同步施工，有助于現場施工組織，施工周期較短。（3）施工技術要點。柱列式灌注樁的樁間，需在樁頂澆筑較大界面鋼筋混凝土帽梁，實現可靠性銜接。為避免地下水攜帶土體顆粒，從樁間空隙流入基坑內部，應在樁間或樁背同步實施高壓注漿工作，布設深層攪拌樁，作為防水帷幕，如圖3所示。排樁以及類似的地下連續墻均作為懸臂式支護方式，其嵌固穩定性驗算公式如下：

1.5鋼板樁支護

（1）概念。鋼板樁支護主要是指深基坑中，由帶有鎖口或鉗口的熱軋型鋼定制而成的鋼板樁，將此類鋼板柱有序銜接便形成鋼板樁墻體。此種支護技術適用于超過5m的工程。在施工過程中，會對環境造成一定程度的干擾。（2）優點。此種支護方式操作便捷，經濟性較好，因此應用較為廣泛。（3）施工技術要點。鋼板樁支護，主要選用以帶鎖口熱軋型鋼材為主，粘合鋼板，制作形成鋼板墻，以獲取優良的擋土防水效果。鋼板樁施工主要包括鋼板樁打設、樁孔處理、基坑開挖等流程。為形成對基坑的有效支護，鋼板樁應選擇梯形截面，長度控制在6~9m，寬度為3m，支護施工之前應完成定位工作，利用打樁機確定第一個定位樁，選取熱軋U型鋼板樁，定尺度超過6m,并嚴格按照0.5m為最小單位進級，鋼板樁支護施工周轉長度一般按50~100m考慮，每根鋼板樁實際使用壽命，可按照周轉20次考慮[5]。鋼板樁支護見圖4所示。

2工程案例分析

2.1工程概況

擬建項目位于某市區音西街道內，場地北側為既有城市道路和原有體育館和文化中心，南側為規劃路，西側為既有城市道路，東側為填土堆填區和空地，整體地形較為開闊，總體實際地勢較為平緩。該項目主要是由1棟31層辦公樓、3棟29層住宅樓和6層商務會館構成，場地布設兩層整體地下室，實際總用地面積為52002.70m2，總建筑面積為249658.44m2，地下實際建筑面積為90400.00m2，擬建29~31層建筑，對差異沉降敏感性較強，擬建6層建筑對差異沉降敏感性一般。擬建現場自然地面標高為-0.40m，基坑大部分深度為9.6m,最深為16.22m,最淺為6.58m。擬建場地兩層整體地下室，現有鉆孔標高為13.58~23.97m，設計標高為16.40m，場地按照設計標高整平后，開挖深度約為7~10m。

2.2深基坑支護選型分析

針對該項目而言，選擇支護體系基本原則為安全、經濟和便捷，支護體系作為臨時構筑物，設計過程中不建議選取較大的安全系數，但適當的安全儲備仍有必要。本基坑考慮周圍實際條件，選擇具有較高的可操作性、經濟合理、水平位移小、且便于基坑開挖后續施工的支護措施。該建筑作為一棟城市綜合體樓，基坑面積較大，地層具有一定的復雜性，南側為規劃路，西側為福和大道，施工場地較為狹小，大型護坡使施工設備難以進場。綜合考慮，土釘墻施工可實現開挖和支護同步，不會影響整個施工周期，且施工較為便捷，土釘的制作和成孔簡易，機動性較強，有助于設計人員充分結合現場監測的變形數據和特殊狀況，動態化做好變更設計，相較于其他支護類型，土釘墻成本較低，工程造價約降低10%~40%，所以最終選取土釘墻支護結構。

3結束語

深基坑支護作為建筑施工中的基礎工作，施工內容具有一定的復雜性。為保證深基坑支護施工質量，強化安全施工，應嚴格依照整個工程實際狀況，綜合性分析項目周圍環境，合理選取支護方案，保證設計與具體施工統一，保證基坑施工安全可靠，促進城市綜合體工程施工技術的不斷發展。

參考文獻

[1]羅開泰,趙其軒,李彥初.復雜邊界條件下的某綜合管廊深基坑支護選型[J].城市道橋與防洪,2020(4):199-203+25-26.

[2]戴志成.復雜環境下深基坑工程支護形式選擇與優化[J].遼寧師專學報(自然科學版),2020,22(3):69-75.

[3]肖喆.巖土工程中的深基坑支護設計問題和對策探析[J].住宅與房地產,2021(12):117-118.

[4]楊夢嬌.試析深基坑加深支護設計方案選擇和施工[J].智能城市,2020,6(11):226-227.

[5]沈鵬.深基坑支護技術在土建施工中的應用研究[J].四川水泥,2021(12):155-156.

作者：菅繼厚 單位：山西園區建設發展集團山西建設發展晉中有限公司