纪遥昊 龚威 王力伟
中国建筑第八工程局有限公司上海分公司 上海 201100
摘要：近年来，随着我国城市现代化进程的不断加剧，城市在不断扩张过程中对土地资源的需求也变得越来越多，但是当前地面以上的空间开发利用显然已接近饱和，因此如何实现对城市地下空间的开发及利用已经成为当前城市在发展过程中解决交通堵塞及缓解土地资源紧缺等难题的必经之路。然而在对地下空间进行开发时，经常不可避免要遇到基坑的支护问题。而且在当前的基坑工程建设中，由于电梯井以及基础结构或其他地下工程的存在，使得在基坑中经常要进行二次甚至多次开挖，这就使得基坑中出现了局部深坑，也即坑中坑。但由于局部深坑本身就与外坑存在距离，若只依靠外部基坑的支护体系将难以对局部深坑起到支护作用，因此需要对局部深坑进行二次支护。本研究就是在此背景下，对基坑围护中局部深坑的有效支护方法所展开的研究，通过结合工程实践，创新研制出一种用于局部深坑的钢支撑结构，并起到了较好的实践效果。
关键词：基坑围护；局部深坑；支护；钢支撑
引言 随着建筑业的不断发展，深基坑工程随处可见，而由于深基坑工程“深、大、紧、近、群”的特点也越来越突出，使得深基坑支护技术开始成为建筑业的一大技术难点及热点。在建筑物的建造过程中，由于不同建筑物功能及结构设计的需要，如基础结构、电梯井或地下室功能等，导致基坑不同区域开挖深浅不一，而在这些区域中也必须要进行二次支护，从而使得深基坑中出现了多级支护情况，并引出了基坑坑中坑的情况及其技术问题。而在深基坑的施工过程中，局部钢支撑的围护体系既能保证基坑的安全性，又能节约施工成本及工期，并且这种围护体系不影响其他区域的垫层及底板施工，在很大程度上对基坑的施工进度起到关键性的作用。许多深基坑出现的事故往往在于坑中坑，电梯井、集水坑等局部深坑施工的困难性越来越凸显。
1.工程概况
复旦大学附属儿科医院扩建工程（标段二：教学综合楼工程），教学综合楼位于医院内北侧，其北邻顾戴路，南邻传染病楼，西邻闵行区妇幼保健所，东邻行政教学楼。教学综合楼建筑面积为10206平方米，其中地上6层，建筑面积8581平方米，地下1层，建筑面积1625平方米。本工程基坑面积为2024平方米，基坑延长米约183米，大面开挖深度为5.45米，局部深坑主要为电梯井及集水坑，开挖深度为6.75-8.85米。局部深坑相对大面开挖深度为3.4米，开挖面积约900平方米。
2.用于局部深坑的支护体系及施工要点
2.1支护方法
结合局部深坑基坑围护对象的开挖深度、周边环境条件，施工现场布置以及施工所在地的地质条件，在该工程中创新一种钢支撑结构来进行围护。通过围护支撑体系对局部深坑提供有效支护，能保证坑中坑等基坑施工的安全性，有利于节约工期，节省施工成本。
2.2支护体系构造
该支护体系主要包括配筋垫层、钢围檩、钢支撑和底板垫层；局部深坑施工在底板垫层内，配筋垫层施工在局部深坑的一侧和底部，钢围檩的两端锚入在配筋垫层内，钢围檩架设在局部深坑的另一侧和顶部；钢支撑设置在钢围檩的转角处；钢围檩与钢支撑形成局部深坑的钢支撑体系，配筋垫层与钢支撑体系形成局部深坑的围护支撑体系。在底板垫层浇筑完成后，进行坑中坑的局部开挖，并施工配筋垫层和钢围檩，再在钢围檩上焊接固定钢支撑3，形成局部深坑的围护支撑体系，最后进行局部深坑的开挖，通过围护支撑体系对局部深坑提供可靠的支护作用，确保坑中坑的开挖安全性。
具体构造主要如下图1
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图1 钢支撑结构立面图
注：1配筋垫层，2钢围檩，3钢支撑，4底板垫层
2.3钢支撑结构施工方法
按照设计或施工规范的要求，先开挖至普遍底板垫层底，开挖施工局部深坑处钢支撑体系及配筋垫层，即沿局部深坑的一侧和底部布置配筋垫层的钢筋，沿局部深坑的另一侧和顶部布置钢围檩，并将钢围檩的两个端部分别锚入在配筋垫层内，且在钢围檩锚入配筋垫层时，避免钢围檩与配筋垫层的钢筋相冲突。在钢围檩的转角位置设置钢支撑，钢支撑与钢围檩2形成了局部深坑的钢支撑体系，配筋垫层、钢支撑与钢围檩形成了局部深坑的围护支撑体系。
钢围檩可采用双拼H488*300*11*18型钢制成，钢围檩2长度为16120mm，钢围檩的高度为11907mm，钢围檩的下端弯折并与配筋垫层1的侧壁倾斜角度一致，确保钢围檩的下端锚入配筋垫层1内的可靠性。钢围檩的下端弯折长度为955mm。
钢支撑可采用H400*400*13*21型钢制成，钢支撑为工字型，工字型钢支撑一端长7072mm，工字型钢支撑另一端长14142mm，工字型钢支撑高3536mm。
浇筑3000mm厚的配筋垫层，配筋垫层采用阶梯式结构，配筋垫层的内侧（即位于局部深坑内部的一侧）阶梯面距离底部的配筋垫1的高度为5598mm，筋垫层的内侧阶梯面的宽度为2052mm，配筋垫层的外侧（即位于局部深坑外部的一侧）阶梯面距离底部配筋垫层的高度为2400mm。局部深坑应当在配筋垫层浇筑完成并达到设计强度，且钢支撑体系架设后方可进行开挖等施工工序。
2.4施工要点分析
在施工过程中，钢围檩的端部锚入配筋垫层内的长度应不小于500mm，以确保钢围檩与配筋垫层连接节点的可靠性。
锚入配筋垫层的钢围檩与配筋垫层内的钢筋应交错设置，若钢围檩与配筋垫层的钢筋冲突，则需在冲突区域局部割除钢围檩。
钢围檩构造采用双拼型钢围檩，此结构不仅强度高，且荷载能力更强，使用安全性更高。
配筋垫层的厚度应不小于3000mm，以确保局部深坑的围护支撑体系的可靠性。
位于局部深坑一侧的配筋垫层设置为阶梯式结构，而通过阶梯式结构则可进一步提高维护支撑体系的可靠性。
2.5局部深坑支护体系稳定性验算
纵然局部深坑与外围基坑之间存在着相互影响的关系，但是首先必须满足自身的稳定性及变型要求，由于该支护体系采用钢支撑结构，根据相关基坑支护设计规范对其稳定性进行验算，验算结果主要如下表1.
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由上述验算结果可知，该支护体系的各项稳定性安全系数均符合基坑支护设计规范的要求，表明该局部深坑所选用的支护体系可满足基坑开挖的稳定性要求。
3.实施效果
钢支撑支护结构体系在本工程中的实施，为基坑土方工程形成了良好的开挖条件，且还有效维护了基坑的稳定性，通过改进原有刚性围护桩的支护形式，在一定程度上节约了工程造价，还缩短了施工周期，经济效益及社会效益显著。
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综合如上验算结果可发现，经由钢支撑结构支护体系以及基坑整体支护体系的应用，整体支护体系的安全系数军满足k=1.30的规范要求，计算结果表明，基坑所选用的支局结构体系不仅可以满足自身的稳定性要求，同时也能满足整体稳定性的要求。表明所采用的支护体系符合基坑工程的安全性需求。
结束语
综上可知，在条件允许的情况下，对于深基坑中局部深坑采用钢支撑围护体系，不仅可以有效降低施工成本，还极大的提升了基坑施工的施工进度，缩短了基坑服务周期，同时还避免了原有钢筋混凝土水平支撑拆除时产生的大量废弃物。在局部深坑中采用钢支撑结构，还能形成较大的开挖环境，增加了土方开挖的施工空间，使得深基坑的局部深坑能更加快速实现封底，进而也使得项目施工过程中的施工安全得到进一步保障。
参考文献
[1]苏建峰. 高压旋喷桩在低矮空间下的深基坑支护应用[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2018, No.254(08):134-135.
[2]范春青, 黄子容, 李巍,等. 一种原深基坑施工后局部增深支护体系及其施工方法:.
[3]李治军, 梁犇, 宋大琴. 深基坑中的局部加深区域的支护方法:, CN111411630A[P]. 2020.