王宏偉

（中冶南方（武漢）置業(yè)有限公司 湖北武漢 430223）

前言

深基坑支護(hù)是指為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對(duì)深基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支檔、加固與保護(hù)的措施。深基坑的作業(yè)位置較深（大于5m），或者施工地點(diǎn)環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)用常規(guī)支護(hù)方式可能難以滿足作業(yè)要求，因此一些組合支護(hù)技術(shù)得到重視、提出，這些技術(shù)有利于保證深基坑施工的安全性，針對(duì)相關(guān)支護(hù)要點(diǎn)、技術(shù)應(yīng)用等內(nèi)容展開分析，具有較為突出的現(xiàn)實(shí)意義。

1 建筑工程深基坑施工支護(hù)要點(diǎn)

1.1 穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是建筑工程深基坑支護(hù)的基本要求，深基坑施工會(huì)造成對(duì)周邊土體的擾動(dòng)，當(dāng)這種擾動(dòng)超過土地能夠承受的極限，就會(huì)造成土體的松動(dòng)、位移，通過支護(hù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)力的分散、傳導(dǎo)，并阻擋基坑邊緣土體活動(dòng)。如果施工地點(diǎn)情況較為復(fù)雜，支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。如地下室位置施工，周邊存在老化建筑、管網(wǎng)，施工過程中，大型器械帶來的震動(dòng)可能導(dǎo)致老化建筑地下部分、近地部分被破壞，也可能影響管網(wǎng)工作，使管網(wǎng)周圍力平衡被打破。應(yīng)用支護(hù)技術(shù)能夠降低施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，保證力學(xué)方面的穩(wěn)定性。

1.2 安全性

深基坑施工的特點(diǎn)突出，一旦出現(xiàn)事故，造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡也相對(duì)較大。研究人員收集并分析了我國(guó)近年來深基坑施工事故情況，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 深基坑施工事故情況

結(jié)合表1數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，近年來我國(guó)深基坑施工事故發(fā)生率正逐漸降低，但人員傷亡依然在1人以上，且經(jīng)濟(jì)損失沒有得到有效控制。強(qiáng)調(diào)組合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，有助于提升施工作業(yè)安全性。在文獻(xiàn)資料中，研究人員發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用組合支護(hù)技術(shù)的744例工程中，事故發(fā)生數(shù)為4起，占比0.5%；沒有應(yīng)用組合支護(hù)技術(shù)的514例工程中，事故發(fā)生數(shù)為11起，占比2.1%，差異十分明顯，這也要求進(jìn)一步在深基坑施工作業(yè)中強(qiáng)調(diào)安全性[1]。

1.3 范圍性

范圍性是指在深基坑施工過程中，通過合理應(yīng)用組合支護(hù)技術(shù)保證深基坑范圍均能得到保護(hù)，提升對(duì)施工作業(yè)的總體保護(hù)作用。早在19世紀(jì)，德國(guó)學(xué)者就針對(duì)基坑施工的安全性進(jìn)行過分析，進(jìn)入20世紀(jì)后，隨著建筑技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化，更多學(xué)者開始進(jìn)行深基坑防護(hù)工作研究，在美國(guó)學(xué)者威廉姆斯（Williams）的研究中，應(yīng)用支護(hù)結(jié)構(gòu)（威廉姆斯使用的是木結(jié)構(gòu)）、且改變組合方式的情況下，深基坑的范圍性防護(hù)效果能夠明顯提升，如果使用金屬結(jié)構(gòu)，這種范圍性還可以進(jìn)一步得到優(yōu)化[2]。考慮到深基坑施工的危險(xiǎn)性，當(dāng)前施工支護(hù)的防護(hù)范圍多借由組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)作為保證，以重復(fù)性的小結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)固定范圍內(nèi)的力學(xué)變化，并將其傳導(dǎo)至地下部分，如圖1中所示為某大型工程深基坑施工作業(yè)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其重復(fù)性明顯，且依靠三角形結(jié)構(gòu)和弧面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和便捷的傳力。

圖1 深基坑施工作業(yè)的支護(hù)結(jié)構(gòu)

2 建筑工程深基坑施工中常見支護(hù)技術(shù)以及組合支護(hù)技術(shù)

2.1 常見支護(hù)技術(shù)

結(jié)合一般工作資料可以發(fā)現(xiàn)，目前建筑工程深基坑施工中常見支護(hù)技術(shù)包括排樁支護(hù)、連續(xù)墻支護(hù)、水泥擋土墻支護(hù)、自立式支護(hù)、噴錨支護(hù)、水平支撐以及組合支護(hù)等多種形式。以排樁支護(hù)為例，排樁支護(hù)通常由支護(hù)樁、支撐及防滲帷幕等組成，將能夠起到承重作用的樁體均衡排布在深基坑周圍，承受基坑邊緣土體擴(kuò)散、位移產(chǎn)生的力，維持基坑力學(xué)方面的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)安全問題。組合支護(hù)是對(duì)不同支護(hù)形式的聯(lián)合應(yīng)用，可以綜合發(fā)揮不同支護(hù)形式的優(yōu)勢(shì)，提升支護(hù)效果。

2.2 自立式支護(hù)技術(shù)

自立式支護(hù)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用剛性條件較為理想的結(jié)構(gòu)提升支檔、加固與保護(hù)水平。以擋墻作為主要結(jié)構(gòu)，控制深基坑周邊的土體移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)力平衡。2015年7月，遼寧省大連市某地進(jìn)行商民兩用建筑建設(shè)，使用自立式支護(hù)技術(shù)作為核心進(jìn)行組合支護(hù)。該次施工基坑深度為7.7m，地下水水位距離基坑底部1.9m，設(shè)計(jì)擋墻厚度0.52m，以硅酸鹽水泥和細(xì)骨料作為主要材料進(jìn)行擋墻建設(shè)，以擋墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)主體，為避免出現(xiàn)滲水問題，所有擋板之間縫隙距離進(jìn)行嚴(yán)格控制，應(yīng)用復(fù)合膠體進(jìn)行大空隙的封堵。擋墻建設(shè)完成后，組合應(yīng)用支撐構(gòu)件作為支護(hù)體系。支護(hù)設(shè)施建設(shè)共進(jìn)行17d，滿足施工工期要求，且造價(jià)較預(yù)算額降低2.2%，效果良好[3]。

2.3 樁錨支護(hù)技術(shù)

樁錨支護(hù)技術(shù)要求地基基礎(chǔ)條件較為理想、土質(zhì)致密，軟土環(huán)境下不適宜應(yīng)用樁錨支護(hù)技術(shù)。樁錨支護(hù)技術(shù)的構(gòu)造形式較為簡(jiǎn)單，將受拉桿件的一端固定在開挖基坑的穩(wěn)定地層中，另一端與圍護(hù)樁相聯(lián)，依靠圍護(hù)樁進(jìn)行傳力、導(dǎo)力，保證維護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在應(yīng)用樁錨支護(hù)技術(shù)時(shí)，要求對(duì)施工地點(diǎn)基本情況進(jìn)行測(cè)定，如果軟土層厚度不超過1.2m，且場(chǎng)地土層條件不復(fù)雜，基本屬于同類土壤，可以應(yīng)用樁錨支護(hù)技術(shù)。

施工作業(yè)開始前，還應(yīng)對(duì)水平位置和垂直位置進(jìn)行測(cè)量和標(biāo)注，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)與基坑底部的夾角在20～45°之間，如果基坑邊緣整體長(zhǎng)度超過140m，或者單一邊長(zhǎng)超過40m，應(yīng)考慮錨桿軸向抗拔力問題，需將其控制在700～800kN之間。

2.4 噴錨支護(hù)技術(shù)

噴錨支護(hù)技術(shù)多用于地下水水位異常、人工填土、粘性土、弱膠結(jié)砂土環(huán)境，構(gòu)造形式上，該技術(shù)強(qiáng)調(diào)將混凝土、錨桿、圍巖通過技術(shù)性手段連為一個(gè)整體，一般先進(jìn)行混凝土噴層建設(shè)，之后建立錨桿支護(hù)系統(tǒng)，使混凝土的剛性優(yōu)勢(shì)、錨桿的導(dǎo)力優(yōu)勢(shì)得到同步發(fā)揮，借此提升整體支護(hù)效果。施工作業(yè)開始前，首先要求對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)量，如果基坑深度大于12m，應(yīng)逐層進(jìn)行混凝土噴層建設(shè)，并確保噴層厚度滿足錨桿使用要求，一般噴層厚度不低于4～5cm，完成初步建設(shè)后，還應(yīng)測(cè)定支護(hù)效果，尤其是錨桿的導(dǎo)力性能。由于噴錨支護(hù)對(duì)操作場(chǎng)地的要求不高，工程造價(jià)相對(duì)較低。

3 建筑工程深基坑施工中組合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

2013年9月，湖北省武漢市某地進(jìn)行深基坑施工，建設(shè)單位為中冶南方（武漢）置業(yè)有限公司，建筑范圍較大，基坑設(shè)計(jì)深度為9m，由于當(dāng)?shù)厮W(wǎng)發(fā)達(dá)，地下水存在上溢可能，常規(guī)支護(hù)手段應(yīng)用效果有限。施工單位根據(jù)建設(shè)地點(diǎn)基本狀況，擬定應(yīng)用樁錨支護(hù)技術(shù)、自立式支護(hù)技術(shù)、噴錨支護(hù)技術(shù)組合的方式保證支護(hù)成效。

3.2 應(yīng)用過程與結(jié)果

施工作業(yè)開始前，技術(shù)人員擬定了總體方案，先進(jìn)行自立式支護(hù)施工，建設(shè)了厚度為25cm的擋墻，之后以錨桿支護(hù)與擋墻實(shí)現(xiàn)連接，通過錨桿進(jìn)行導(dǎo)力，分散擋墻承受的直接荷載，最后進(jìn)行噴錨支護(hù)，混凝土噴層分為兩個(gè)層次：①層次高6.1m，平均厚度5cm；②層次高2.9m，平均厚度4cm。施工所用錨桿為鋼合金材質(zhì)，具備良好的導(dǎo)力性能和延伸性，抗壓強(qiáng)度28MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。深基坑施工在此條件下具體開展，持續(xù)1個(gè)月零6天，期間技術(shù)人員收集了相關(guān)數(shù)據(jù)情況，結(jié)果如表2所示。

結(jié)果上看，本次施工如期完成，組合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果良好。

4 總結(jié)

綜上，建筑工程深基坑施工中，組合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果突出，應(yīng)給予重視和推廣。深基坑施工帶有一定特殊性，要求實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性、安全性，并發(fā)揮范圍性作用，在此要求下，目前常用的組合支護(hù)技術(shù)包括自立式支護(hù)、樁錨支護(hù)、噴錨支護(hù)三種，這三種技術(shù)具有各自的優(yōu)劣勢(shì)，且適用范圍上也存在差異，實(shí)例分析證明了上述理論的價(jià)值。后續(xù)工作中，可結(jié)合實(shí)際需要具體選取支護(hù)技術(shù)。