郭文博 楊坤 許洋 李丹 李永帥

緊鄰既有建筑的深基坑工程項目周邊環(huán)境一般較為復雜，選擇合理的支護方法能減小對鄰近建筑的擾動，降低施工成本。結合工程實例，研究了排樁+鋼管斜撐支撐體系在該類深基坑支護中的應用情況，介紹了這種支護方法的施工工藝和技術優(yōu)勢；提出了一種將斜撐底端支撐在地下室底板上，由樁基礎分擔基坑邊緣土體下滑力的施工方法，這種施工方法可有效提升支護結構穩(wěn)定性；利用BIM技術對斜撐布置點位和角度進行了調(diào)整，避免了支護構件與主體結構的碰撞。

深基坑； 基坑支護； 支護形式； 排樁+鋼管斜撐； BIM技術

TU94+3 A

［定稿日期］2021-12-29

［作者簡介］郭文博（1996—），男，碩士，助理工程師，從事房建工程技術管理工作。

21世紀以來，隨著城市建設速度的加快，緊鄰既有建筑的深基坑工程項目也開始逐漸增多［1］。由于既有建筑物變形敏感程度、用地紅線和周邊地質(zhì)條件等因素的影響，該類項目深基坑支護施工往往具有一定的難度，此時選擇一種適合的支護技術就顯得尤為重要［2］。而傳統(tǒng)的樁錨支護體系應用于緊鄰既有建筑的深基坑支護時，會對鄰近建筑地基造成較大影響，同時在錨索點位布置上也存在諸多限制。因此，如何在保證支護體系結構安全穩(wěn)定性的基礎上，降低該類深基坑支護施工的難度和成本，成為了當今工程領域?qū)W者們所關注的熱點問題［3-4］。

排樁+鋼管斜撐作為一種可靈活排布的支撐體系，施工時可不受基坑周圍建筑和用地紅線的影響，利于土方開挖，能明顯縮短工期，且其造價較低，可帶來一定的經(jīng)濟效益［5-6］。此外，這種排樁+鋼管斜撐支撐體系剛度較大，控制土體變形能力較強，能適應各類基坑支護工程［7］。

本文主要介紹排樁+鋼管斜撐在宜賓臨港新區(qū)大學科技園項目深基坑支護中的應用情況。

1 工程概況

本工程項目安全等級為一級，基坑設計深度為7.8～16.3 m，基坑周長約為730 m。土方開挖采用機械大開挖，基坑土方工程量約為47萬m3，屬于超過一定規(guī)模等級的危險性較大的分部分項工程。項目周邊環(huán)境較為復雜，南北面緊鄰城市主干道路，東西面分別鄰近宜賓大數(shù)據(jù)中心和宜賓復煙廠、宜賓救災物資儲備庫，屬于緊鄰既有建筑的深基坑工程項目，詳見圖1。其中，基坑東面中段坑壁與復煙廠距離最近，距右側用地紅線也僅為2 m左右，施工范圍過于狹窄。并且該復煙廠建造時間較為久遠，缺乏地勘報告，導致地下土層分布不清，同時建筑物變形敏感程度較高，致使該段基坑支護設計難度大，施工作業(yè)困難。

傳統(tǒng)的樁錨支護體系雖可解決施工范圍過于狹窄的問題，但按照樁錨支護設計穩(wěn)定性驗算分析，該段基坑需分別打入25 m、37 m、42 m長的三排預應力錨索才能滿足支護要求。由于在不清楚土質(zhì)的情況下，將錨索打入較深土層，易對土層造成較大擾動，繼而引發(fā)復煙廠建筑變形，具有較高的安全隱患。

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，基坑東面中段支護形式可將排樁+錨索支護改為排樁+鋼管斜撐支護。由于鋼管斜撐點位布置靈活、對土層擾動較小，可大幅度提高施工便利度，而且鋼管可重復利用，同時能降低經(jīng)濟成本。因此本項目基坑東面中段緊鄰既有建筑位置處，擬采用排樁+鋼管斜撐的支護方式來減小對既有建筑地基土層的擾動?；悠溆喔鞫蝿t分別采用排樁+錨索、土釘墻支護和網(wǎng)噴支護等常規(guī)支護方式。

2 排樁+鋼管斜撐支護設計

支護設計中排樁+鋼管斜撐支護體系主要由1500 mm，長度20 m的排樁和800 mm，壁厚20 mm的鋼管組成，如圖2所示。

其中排樁鋼筋籠主筋和加勁筋等級均為HRB400，箍筋為HPB300，采用長護筒+泥漿護臂鉆進成孔。排樁間設置有高壓旋噴樁，防止粉砂等軟弱土層垮塌，并起到止水帷幕的作用。排樁頂部設置有冠梁，并進行錨索錨固，排樁和冠梁的混凝土等級均為C30。

鋼管斜撐上下端連接節(jié)點位置均設有斜撐支座，由厚度20 mm的預埋鋼板與C40現(xiàn)澆混凝土制作而成，如圖2所示。其中上端的斜撐支座通過25 mm的鋼筋錨入腰梁進行加固處理。斜撐下端位置提前制作好樁頂承臺，按照支護設計對承臺進行加大處理，使承臺主筋延伸至擴大區(qū)，同時在擴大區(qū)上部的筏板預留好孔洞。這種方法可使斜撐下端支撐在地下室樁基礎上，由主體結構基礎分擔基坑邊緣土體下滑力。排樁距離斜撐投影下方5.1 m內(nèi)的土體還需進行坑內(nèi)土加固處理，設有高度6 m，0.6 m的高壓旋噴樁。在后期地下室施工時，鋼管斜撐不能拆除，則需穿過地下室頂板和外墻，施工前要預留好孔洞。在地下室整體施工完成進行回填時，則可對鋼管斜撐進行拆除，并修復地下室外墻、頂板和底板的預留孔洞。

通過驗算分析，這種斜撐新型施工方法切實可行，解決了施工時支護體系與地下室外墻發(fā)生碰撞的難題，提高了排樁+鋼管斜撐支護體系的結構安全穩(wěn)定性，帶來了可觀的經(jīng)濟效益。

3 排樁+鋼管斜撐支護施工

本項目排樁+錨索、土釘墻支護和網(wǎng)噴支護等常規(guī)支護方式均按照規(guī)范進行正常施工，本文不作詳細介紹，主要介紹緊鄰既有建筑位置處排樁+鋼管斜撐支護的施工方法及工藝。排樁+鋼管斜撐支護體系中相關結構施工主要按照支護樁、冠梁、腰梁和鋼管斜撐的順序進行。

3.1 排樁及樁間加固施工工藝

土方開挖至排樁設計標高位置處時，進行支護樁及樁間加固施工。施工工藝流程為測量放線，確定樁位—樁位埋設鋼護筒—旋挖機鉆進成孔，成孔過程中采用泥漿護壁—成孔檢測后，進行清孔—檢測沉渣厚度后，下放鋼筋籠—灌注水下混凝土—成樁后，起拔護筒，進行樁體檢測。

排樁間采用高壓旋噴樁加固處理，施工工藝流程為測放樁位—使鉆機跟管鉆進引孔—置入75 mmPVC管，防止塌孔—置入旋噴管—由孔底至孔頂高壓旋噴注漿—孔口補漿—漿體養(yǎng)護—加固效果檢測。

3.2 冠梁施工工藝

排樁施工完成后，排樁頂部進行冠梁施工。冠梁施工工藝流程為測量放線，確定冠梁底部標高—按照放坡比例進行土方開挖—破除排樁頭—冠梁底部澆筑混凝土墊層—綁扎鋼筋—搭設模板—澆筑混凝土—冠梁混凝土養(yǎng)護。

3.3 腰梁施工工藝

土方開挖至腰梁標高位置處，進行腰梁施工。腰梁施工工藝流程為測量放線，確定腰梁底部標高—使用風鎬將支護樁身剔打平整—按照設計在支護樁上植筋—安裝底?！壴摻睢惭b側模—澆筑混凝土—腰梁混凝土養(yǎng)護。

3.4 鋼管斜撐施工工藝

鋼管斜撐的具體施工工藝流程：在排樁、冠梁、腰梁支護體施工完成后，斜撐支護段位置可繼續(xù)向下開挖土方。開挖至距基礎標高位置7 m處，停止土方開挖?；A標高上方的剩余土體為預留土，見圖3（a）。此時開始進行斜撐投影面積下坑內(nèi)土體加固處理，加固措施采用高壓旋噴樁，土體加固區(qū)域長度為斜撐支護段，寬度為排樁左側5.1 m范圍內(nèi)的土體，高度為基礎標高下方6 m范圍內(nèi)的土體。

坑內(nèi)土加固完成后，在預留土體位置處進行預留反壓土體開挖，即按照7 m的高度進行1∶1放坡，如圖3（b）所示。最終預留反壓土體剖面整體呈梯形，上底寬4 m，下底寬11 m，高度為7 m。進行預留反壓土體開挖時，應同時開始反壓土體外樁基、基礎等工序的施工。該階段施工時可結合基坑土質(zhì)情況進行動態(tài)控制，如開挖至本剖面基坑表現(xiàn)穩(wěn)定，則可進一步減少預留土體高度至6 m或更低。但若基坑出現(xiàn)較大位移，則應對預留反壓土體施加網(wǎng)噴支護等加強措施，保證基坑安全。

預留區(qū)以外基礎底板及承臺施工完成后，利用主體承臺、樁基礎為支點，施工斜撐，同時開始逐步挖除預留反壓土，見圖3（c）。此施工工序須提前規(guī)劃出土進度與路線，避免地下室全面封閉導致無法出土。

預留反壓土全部挖出后，開始施工預留土體位置處的基礎和地下室。為配合斜撐，地下室施工過程中要在頂板和剪力墻上預留好洞口，如圖3（d）所示。預留洞口位置、尺寸須與主體結構協(xié)同，避開梁、柱等無法預留施工縫的構件。地下室施工完成后進行地下室外墻土回填，回填至圖3（d）所示位置處拆除斜撐。將預留洞口修補完成后斜撐施工結束。

4 BIM構件碰撞檢測

由于支護設計中基坑東段的排樁+鋼管斜撐支撐體系會穿插進地下室主體結構中，并且主體結構設計與支護設計還具有一定的獨立性，這極大可能會導致鋼管斜撐與主體結構構件發(fā)生碰撞。因此在排樁+鋼管斜撐支護施工前，必須檢測圖紙中的構件碰撞問題。

傳統(tǒng)的二維平面圖紙進行碰撞檢測時，具有二維空間層面的限制，不僅效率低，而且容易遺漏碰撞問題［8］。鑒于此，項目對基坑東面斜撐段建立了BIM模型，通過BIM三維模型檢測支護構件與主體結構的碰撞問題。

基于BIM三維模型檢測發(fā)現(xiàn)，在該支護段14根斜撐中，均出現(xiàn)了不同程度的碰撞問題，其中突出問題為部分斜撐中段與主梁或次梁發(fā)生了沖突，還有部分斜撐底端貫穿了地下室內(nèi)墻，詳見圖4。整理好各類碰撞問題后形成了斜撐與主體結構模型碰撞報告。通過開展可視化技術交底，及時對支護設計中斜撐角度和布設位置進行了調(diào)整。并對斜撐段基礎受力重新進行了計算，驗證其結構安全穩(wěn)定性。受力計算通過后，按照調(diào)整的設計圖紙進行了斜撐BIM模型更新，并對構件碰撞問題進行了復核，調(diào)整后的模型如圖5所示。觀察圖5可以明顯發(fā)現(xiàn)，調(diào)整后的各個斜撐布置合理，成功解決了構件沖突問題，不僅可提高后期施工效率，還能避免返工，降低成本。

5 結論

本文結合緊鄰既有建筑的深基坑工程，概述了鋼管斜撐+排樁支撐體系在基坑支護中的應用情況，詳細介紹了該類支撐體系的施工工藝，針對本項目中斜撐施工情況進行了技術創(chuàng)新，提出了一種由主體結構分擔邊坡下滑力的支護施工方法，并利用BIM三維模型檢測了鋼管斜撐與主體結構的碰撞問題。主要得出結論：

（1）緊鄰既有建筑的深基坑支護方法選擇和加固點位布置會受到一定程度的限制，但鋼管斜撐+排樁支撐體系具有可靈活排布、可局部施工、利于土方開挖、成本低、空間需求小等優(yōu)點，可廣泛應用于該類工程項目。

（2）當設計中地下室外墻與基坑外壁距離過近時，可考慮在地下室底板、頂板和外墻上預留洞口，使斜撐穿過預留洞口，支撐在主體基礎上。這種方法不僅解決了施工時支護體系與主體結構發(fā)生碰撞的難題，還可有效提升基坑支護結構穩(wěn)定性。

（3）BIM技術在工程項目關鍵節(jié)點位置可發(fā)揮巨大作用。利用BIM模型對鋼管斜撐位置進行節(jié)點優(yōu)化，不僅解決了鋼管斜撐與主、次梁和地下室內(nèi)墻的碰撞問題，還將技術交底可視化，使整個施工工藝更加清晰。

參考文獻

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