李满生
中国建筑第二工程局有限公司华东公司 上海市 200000
摘要：本文结合某深基坑工程应用施工案例，对深基坑支护体系选型设计进行分析研究，总结了深基坑工程施工中重、难点问题及实施策略，提出一些较新理念，案例工程经济、安全的成功经验可供类似工程设计、施工参考。
关键词：深基坑;?环形内支撑;?土方开挖;?环境变形监测;
随着我国经济社会的进步和城市化进程的快速发展，像这类超大城市土地资源紧张日益加剧，城市建设和地下空间开发已高度发达。各类高层建筑和地下空间设施每日仍在建设，但均面临着场地空间有限、周边环境复杂的窘境，因此地区各类建设项目中深基坑工程几乎成为标配。建筑的质量安全始于根基，高质量基坑工程是建筑牢固的根基，如何既确保深基坑本体、周边环境安全又经济快速地完成深基坑工程，成为建筑工程的重中之重。因此必须研究深基坑工程设计、施工全过程新理念、技术。
1.深基坑支护方案选型设计分析
1.1深基坑支护方案的分析及确定
本工程结合本地区大量基坑工程经验充分考虑了以下要素：
(1)充分考虑周边环境的要求，确保基坑施工过程中对其的影响在其允许的变形范围内；
(2)满足基坑围护体自身安全及稳定性，防止失稳、坍塌、倾覆、突涌等隐患的发生；
(3)在安全的前提下，尽量选择经济合理的围护方案，有效控制基坑作为临时工程的资源成本的投入；
(4)充分考虑到施工的可行性及方便性，施工方便则便于管理及控制，并可节省工期，从而减少基坑的时空效应对周边环境的影响。
1.2围护结构选型
根据地区类似工程经验，通常的围护结构形式有SMW工法、钻孔灌注桩+止水帷幕、地下连续墙等围护主体结合内支撑的方式。
1.2.1 SMW工法的特点
(1)施工占用场地小，需利用的围护宽度小，所用型钢可回收，有明显的经济优势；(2)型钢在拔设过程中，易引起周边土体扰动，对周边环境产生二次影响；(3)围护结构刚度相对较小，对控制围护体位移不利，适用于饱和粘性土地区开挖深度7m以内的基坑(若土体强度较好，开挖深度10m～11m以内的基坑亦可考虑此方案)。
1.2.2地下连续墙围护体特点
(1)地下连续墙工艺日益成熟，尤其在深大基坑工程和环境条件要求严格的基坑工程，以及围护墙和地下室外墙“两墙合一”的结构形式中成为常用围护形式；(2)同时具备挡土、止水作用，侧向刚度大，但由于施工设备的限制，墙幅宽度选择性较小(一般为0.6m、0.8m、1.0m、1.2m)；(3)施工工艺复杂；(4)地下连续墙如仅仅作为临时围护结构，围护造价昂贵，无论从资源的节约还是从环保的角度来看，都是极不合理的。
1.2.3钻孔灌注桩+止水帷幕围护体特点
(1)施工工艺成熟，是地区开挖深度在15m范围以内的深基坑普遍使用的围护方案；(2)钻孔灌注桩施工时对周围环境影响小，且桩径可变可以根据周边环境控制要求调整合理的侧向刚度；(3)围护桩自身不能兼起止水效果，需在外侧另设止水帷幕；(4)止水帷幕根据工程特点及基坑开挖深度，以及经济性等综合因素，可选择三轴、双轴水泥土搅拌桩或高压旋喷桩等。本基坑距离用地边界较近，且开挖深度深，故可采用防渗性能好、占地面积小的三轴搅拌桩进行止水；(5)钻孔灌注桩+止水帷幕围护方案通过大量工程的经济技术分析，开挖深度在15m范围以内的深基坑，其较地下连续墙方案具有明显的经济优势[1]。
2.深基坑土方开挖和基坑支护配套施工策略
2.1深基坑土方开挖
深基坑土方开挖应充分结合基坑支撑结构形式，确立“阶段分区、分层对称，开槽支撑、先撑后挖，严禁超挖”的基本原则。
根据本工程支撑体系的结构特点，土方开挖分三个阶段实施，穿插两道支撑结构施工：
第一阶段挖土，由场地自然标高开挖至第一道支撑梁垫层底，开挖深度约1.660m。采用“岛式”开挖，沿基坑周边四象限分区、对称向环形支撑内圈后退一次开挖，留出中心岛。支撑梁垫层随挖随浇，每个分区土方、垫层完成后，第一道钢筋砼支撑及时跟进分区分段施工。第一阶段中心岛土方在第一道砼支撑养护期间进行开挖，并预留出土通道。
第二阶段挖土，由第一道支撑梁垫层底开挖至第二道支撑梁垫层底，开挖深度约为5.5m。基本同第一阶段分区，同样采用“岛式”开挖法，本阶段开挖深度大于4m，采用分区分层开挖。最上层中心岛土体在第一层取土时全部挖除，并预留出土通道。合理利用中心岛区布置大挖机装载土方，土方车可停留在栈桥或直接利用出土通道进入基坑运载土方。中心岛第二、三层土方可暂时留置在基坑内，待第二道砼支撑基本完成时同时挖除中心岛区域土方，并回填、修筑出土通道。
第三阶段挖土，由第二道支撑梁垫层底开挖至基础底板垫层底，开挖深度3.0m。按基础底板后浇带将基坑底部自然划分了5个区块，按5区分区、分层尽量对称开挖，每区块按“盘式”挖土法，小型挖机掏挖桁架梁内土方，进入第二道支撑梁下方后，往基坑周边修整土方并由第一道支撑栈桥板上的长臂挖机装车外运；往基坑中心方向，小型挖机分层阶梯式挖土、退行转运至出土通道前平台，由大挖机装车经中部出土通道外运。基础垫层应随挖随浇筑，且垫层砼必须施工到围护桩边完全封底。
2.2土方开挖过程中重点问题实施策略
(1)第二阶段土方开挖必须待第一道水平支撑体系养护到设计强度的80%后才能开始，第三阶段土方开挖同理，真正做到“先撑后挖”才能确保深基坑围护结构安全；(2)坑底预留30cm土方改用人工扦土，禁止挖机在坑底返复进行碾压，以免坑底原土扰动、形成橡皮土，严重时引发坑底渗水、泥沙、突涌；(3)扦土人工配备充足，由关砌分组带领，精确控制测量标高，快速后退清理坑底，减少坑底暴露时间；(4)严禁挖机直接碾压通过支撑梁，严禁挖机碰撞支撑梁、竖向支撑构件，确保基坑支撑体系稳定。(5)开挖前必须先降水，降低地下水位保证地下水位离挖土面0.5m～1.0m以上，配足坑底明(暗)排水设施设备，疏干开挖深度范围土体，不仅方便土方外运，且能提高被动土压力。
3.基坑维持期的深基坑安全与环境变形监测
3.1换撑结构设置及施工
(1)尽快施工基础底板，底板与围护墙之间空隙下部用砂石填实，上部浇筑30cm厚C30素混凝土传力带。利用素砼传力板带与基础底板形成完整对撑，即可拆除第二道水平支撑，完成一次换撑。如此，可在确保基坑稳定的情况下顺利施工地下二层外墙及中楼板。不可忽视的一个问题是：由于本工程地下室面积较大，基础底板上留置了纵横四道后浇带，初期底板断开被分成五块，并不能形成贯通的对顶支撑。通过设计计算，在后浇带内竖向中部偏上处连续预埋工字钢传力杆，传力杆水平间距1.5m。如此可真正形成对顶支撑，保证底板不位移、基坑不变形、失稳。
(2)施工中楼板，并在中楼板与围护墙之间浇筑20cm厚C30钢筋混凝土换撑板带。同理，中楼板上的后浇带中部预埋水平间距1.5m工字钢传力杆，在楼梯间、汽车坡道等大开口顶部预埋DN300钢管传力杆。如此，利用中楼板换撑板带与中楼板及传力杆件形成完整对撑，即可拆除第一道水平支撑，完成二次换撑。继续地下一层外墙及顶板施工。
(3)地下结构施工至出±0.000，基坑周边空隙砂石回填完后，并不代表基坑工程安全结束。为满足地下室抗浮计算，必须在地下室顶板覆土、主楼结构封顶后，才能拆除坑内深井降水井点、停止降水。
4.结语
综上所述，深基坑工程是一项复杂而艰巨的系统工程，需要工程建设参建各方密切配合。本工程通过收集该地区相关经验资料，进行分析计算，选择了科学合理的环形内支撑深基坑支护方案，在不规则多边形深基坑中得到很好的应用，有效控制了基坑围护结构自身安全性及对环境变形影响。结合支护结构形式，提出高效土方开挖方案、深基坑工程施工关键环节优化实施策略、有效管控理念，通过科学的环境变形监测实现信息化施工，推动案例深基坑工程得以经济、快速、安全顺利实施。
参考文献
[1]XU Yang-qing，徐杨青，GU Feng-ming，et al.环梁支撑结构在泥炭土深基坑中的应用研究[C].中国建筑学会.第七届全国基坑工程研讨会论文集.2012：319-323.DOI：10.3969/j.issn.1006-6659.2016.11.037.