北京城建华夏基础建设工程有限公司 100024
摘要：高层建筑规模不断扩增下，深基坑项目也越来越多，而深基坑的支护技术应用也越来越为频繁，也成为保证基础质量与安全的关键。目前，该技术的应用相对比较成熟，但是施工项目的复杂性，导致不同地区、不同地块等情况下，所需要匹配的深基坑支护技术也有着明显差异。故，掌握深基坑支护技术，合理提出设计方案，对于深基坑施工质量与安全的保证，有着重要的影响意义。本研究以WE工程项目为例，提出深基坑支护技术的分析，通过系统性的分析，结合项目的实际情况，明确了WE工程项目深基坑支护施工中的难点，在充分考虑难点及项目实际情况的基础之上，提出了深基坑支护技术的设计方案。本次研究发现了，深基坑支护技术的实施，应充分了解工程项目的实际情况，如周边环境、地质、设计等诸多因素，根据不同因素的影响程度分析，提出合现的技术方案设计参数，并对各项技术方案进行应用分析，进一步的将提炼的设计参数应用到本次的研究对象中，从而实现最佳的施工效果。期待通过本次研究，为同领域内的深基坑支护技术的运用，提供一些可供参考的资料。
关键词：工程项目；深基坑；支护技术
随着高层建筑规模的不断扩大，深基坑项目也越来越多的出现在工程建设领域，其中支护技术能否达标，是保证高层建筑基础的关键，也是降低不安全事故发生率的重要组成部分之一[1]。一般高层建筑或市政工程中，地下结构及周边环境极为复杂，而深基坑支护是保证二者安全的重要技术，对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施，能够在一定程度上降低不安全事故的发生，保证施工质量的安全[2]。而深基坑支护技术若掌握不到位，或技术设计方案不合理，往往会直接导致施工质量及不安全事故的产生[3]。因此，合理设计建筑工程项目的深基坑支护技术方案，对于深基坑整体项目的稳定、高效运行有着重要的影响意义[4]。故，本次研究提出以WE工程项目为例，探讨深基坑支护技术的合理运用。具体情况报道如下：
1工程概况
WE科技大楼工程项目建筑高度为85米，层数为31层，为框架结构，设两层地下室。该基坑工程平面长90米，宽45米，基坑开挖面积约3300平方米，开挖深度一部分为20.0m左右，一部分为15.1m左右。基坑北侧靠一中学自行车棚及交通道路，最近距离为10m。南侧紧邻一排一层住宅，距坑边仅20m。东侧紧邻世茂路最近距离为25m，地面荷载为20kpa。
1.1环境条件概况
基坑北侧靠一中学自行车棚及交通道路，最近距离为10m。南侧紧邻一排一层住宅，距坑边仅20m。东侧紧邻世茂路最近距离为25m，地面荷载为20kpa。
1.2工程地质条件
该场地地貌单长江南岸冲积层一级阶地，场地地势平坦。底层有明显的二元结构特征。依据《WE工程项目岩土工程勘察报告》（详勘），支护范围内主要是杂填土，粉土、粉砂，细砂。实测地下稳定水位位于自然地表下6.20m~8.10m之间（相应高程773.40m~774.35m）。地基土的粘聚力C和内摩擦角确定：
表1 地质情况概况
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2 WE工程项目深基坑支护难点
2.1深基坑场地情况介绍
本项目施工重点是北侧靠一中学自行车棚及交通道路位置在其基底（-20.75m）以上不能施工锚杆，需要进行悬臂方式处理；南侧紧邻一排一层住宅，其基底标高为-15.1m（局部-20.4m），基底以上不能设置内支撑等加固方式。
场地东侧紧邻世茂路，基坑边为后期结构施工主要通行道路或物资、车辆临时停靠点，边坡支护需要考虑地表附加荷载的影响。
基坑西侧与C16施工地紧邻，其土方开挖及基础桩施工期间的通行道路位于本项目；本项目基坑支护施工的加工场地需要借用C16的场地，需要综合考虑两个地块基坑支护、土方开挖对通行道路的要求及施工场地的协调处理。
2.2施工难点
依据本工程的设计图纸，再结合地质条件及现场周边条件，本工程重难点描述如下。
（1）基坑深度大、面积小，呈狭长深小状态
本工程基坑东西向长度69.8m，南北向宽度30.8m，占地面积2150㎡，深度为20.0m，基坑四周均为直立方式支护，土方开挖有一半需要采用垂直开挖方式，效率低，工期长；由于基坑狭长，没有倒马道的空间，后期土方收尾时需要腾出时间施工锚杆及养护张拉，设备利用率低。
（2）周边环境复杂
北侧北侧靠一中学自行车棚及交通道路基底以下存在抗拔桩且位置不详，无法施工锚杆；基底以上不能施工锚杆，需要施工内支撑，内支撑南侧的支点只能布置在管廊基底以下，这样导致内支撑以上部位约14.5m为悬臂结构，需要保证支护体顶部水平位移满足安全要求。
东侧紧邻世茂路，路面以下存在各种管线，埋深最大的为污水管，管底标高为-7.5m，锚杆施工需要躲避各种管线；东侧为后期结构施工时主要的材料、车辆通道，需要保证边坡的安全。
南侧为紧邻一排一层住宅，基底标高为-15.1m，局部加深部位为-20.4m，设置内支撑时，支点不能作用在结构外墙上，需要布置在基底下基础桩上；西侧借用C16施工地9-9剖面的地连墙作为支护，在后期土方开挖时需要将部分锚杆挖除；华商路人行道上现有高压线，影响护坡桩施工及土方开挖；在进入施工期间时，该高压线如果未进行入地改造，则需要搭设专业防护架，以保证施工安全。
（3）土方开挖难度大
本基坑狭长且深度大，无法布置行车马道，有一半的土方需要采用挖掘机接力倒土的方式挖运；在场地东侧，土方施工需要分层配合锚杆施工及养护张拉，效率低，工期长；由于设置内支撑，相邻两层内支撑的高差较小，土方开挖时只能利用小型挖掘机及铲车倒运，最后利用垂直方式吊运至地表。
（4）周边无场地可利用
本基坑北侧紧邻海关现有围墙，东侧紧邻世茂路及围墙，南侧为交通管廊，西侧为C16的基坑。基坑四周无场地可作为临时材料周转场地，材料二次搬运工作量大，特别在内支撑施工期间，需要利用大型吊车将各种材料直接吊运至基坑内。
（5）护坡桩施工需要借用C16的场地
根据现场条件，本项目护坡桩施工时，需要借用C16施工地内的钢筋加工场，待钢筋笼加工好后，利用履带吊车运输至护坡桩孔口；受加工场地尺寸及吊车吊运的影响，钢筋笼必须采用分段制作、在孔口焊接的方式处理。
3基坑支护方案设计
3.1基坑支护方案设计保障条件
1.设计原则
设计根据场地周边条件及业主对支护结构安全性的要求，结合现场实际以及北京地区施工的经验，采用深基坑设计软件辅助计算，并进行了优化[5]。
（1）确保基坑边坡安全、稳定，保证土方开挖及地下部分结构施工安全进行；（2）周边红线内外建（构）筑物的安全[6]；（3）严格控制基坑四周土体变形，使基坑四周水平位移及地面沉降在允许范围内[7]；（4）监测设计方案及应急措施有针对性、有效性，确保信息化施工[8]；（5）综合考虑支护结构工程，在保证工期情况下既安全又经济[9]；（6）基坑侧壁安全等级为一级，支护结构设计使用年限为一年，一年后应对支护结构进行安全评估并根据结果采取相应加固措施[10]。
2.施工要求
（1）基坑周边堆载材料等距基坑上边线距离不得小于3m，高度不得超过1.5m；（2）机动车辆行驶内边距基坑上边线不得小于5m，8m范围载重量不得超过20KPa；（3）如在坑边使用起重设备，起重机支脚距基坑边距离不得小于4m；（4）基坑边如设置混凝土泵送装置，原则上距基坑边距离不小于4m，同时泵管不得与边坡发生接触；
3.2基坑支护方案选择
本工程基坑开挖深度20.00m，局部15.10m。本基坑工程的特点是基坑开挖面积大，地基土层以粉质粘土为主。周围环境复杂，必须确保周围建筑物、道路、等的正常安全使用。要求围护结构的稳定性好，沉降位移小。因此，围护结构的设计应满足上述要求。
综合考虑安全、经济、施工及对周围环境影响等因素，本工程采用两种支护方式。将基坑分为ABCD、BCEF两个个计算区段。ABCD预采用混凝土内支撑支护结构，BCEF段预用钢支撑设计支护结构。因设计需要，基坑开挖深度不一，有20.00m和15.10m两个开挖区域。
3.3混凝土支撑设计
3.3.1内支撑设计
内支撑北侧支点布置在地连墙或护坡桩上，南侧支点布置在管廊下基础桩上。根据管廊基底标高位置，结合本项目结构顶板的位置，共设置两道内支撑，其中心标高分别为-16.05m和-19.55m，支撑底标高距离其下部顶板距离1.2m，以便于结构甩筋。第一道内支撑为混凝土支撑，第二道支撑为钢支撑。
支护结构在内支撑以上部位的16m处于悬臂状态，需要通过调整支护体配筋、提高其刚度，以控制支护体顶部的水平位移。参照海关车库西侧C16地块8-8剖面支护结构，受居民住宅影响，该侧支护体上部20m为悬臂结构，第一道锚杆标高为-20.85m。目前该位置土方已经开挖至-19m位置，经过对边坡的持续监测，最大水平位移为3.2mm，变形极小，边坡稳定。
3.3.2混凝土支撑设计
1）截面尺寸：600mm×800mm（宽度600mm，高度800mm），包含围檩尺寸、主撑尺寸和辅撑尺寸，截面顶标高为-13.65m。
2）强度等级：C30
3）主撑间距：4.5m
4）截面配筋：主筋为18根HRB400Ф25，箍筋为双向四肢筋。
内支撑围檩与地连墙（护坡桩）的连接方式：在桩或地连墙上每隔1.5m设置一幅角钢托架，托架上设置两道水平横梁，并利用斜向角钢焊接，其中上道横梁浇筑在围檩混凝土中，下道横梁托在围檩底部。每幅托架在现场焊接，利用M20膨胀螺栓固定在桩（地连墙）上。角钢型号为L78*8。
3.4钢支撑设计
钢支撑设计具体方案如下：
1）钢围檩规格：上下层双拼45B工字钢，内外贴钢板，厚度20mm，高度350mm。
钢围檩与护坡桩（地连墙）之间预留10cm宽度缝隙，利用C20混凝土填充并振捣密实，以弥补桩（地连墙）施工误差造成与钢围檩接触不密实的缺点。
2）钢支撑间距：3m。
3）钢支撑规格：HPB300Ф609焊接管，壁厚为12mm。
4）连接方式：钢支撑一端为固定端，另一端为活动端，在施加预应力后利用斜块固定。
5）施加预应力：钢支撑设计轴力为500KN，施加预应力为设计轴力的80%，即400KN；钢支撑均采用φ609mm的钢管。支撑由活络端，固定端和中间标准关节组成，管节之间采用法兰盘高强螺栓连接。标准段钢支撑安装采用QY50T汽车吊。钢支撑安装就位后，用两台50T液压千斤顶在钢管支撑活络端分级预加轴力，并采用楔形垫铁锁定。
4结束语
据统计，我国工程事故基坑支护设计引起的不安全事故发生率达到46%，充分说明合理有效的设计支护技术方案，对基坑支护的效果起着重要的作用[11]。基坑支护问题是由基坑支护结构的刚度、基坑的平面尺寸、锚杆的数量和位置、预应力水平等多方面因素共同作用的结果[12-15]。在基坑支护过程中复杂的设计、工程环境、地质等影响因素中，有必要保证基坑的稳定性和安全性，然后根据基坑的监测数据，进行有效的、系统的分析，整理和总结实测数据，最终达到设计效果[16-19]。并可有效地将设计参数应用于施工导则与支护技术方案，从而提高基坑的安全系数。
本次研究的WE工程项目深基坑支护技术，通过真实的案例作为背景，提出切实可行的研究技术实施方案，严格按照技术方案执行操作，最终工程提前完工，各项质量均达到了设计与验证标准要求，该深基坑施工未出现不利安全事故。
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