大型地下室深基坑支护技术初探范文

摘要：随着建筑施工技术的提高，深基坑工程数量及规模大幅扩展，高层建筑施工标准也在不断提升中。深基坑支护施工技术要求高，施工工艺要素多而复杂，如处理不好，极易导致基坑及附属构筑物出现沉降位移等问题。高层建筑一般选用大型地下室构造模式，主要采用深基坑支护技术手段，本文结合相关实例，分析总结大型地下水深基坑支护技术相关要点。

关键词：大型地下室；深基坑；支护技术

大型地下室通常具备建筑面积大，地下室层数多的特点，在基坑开挖时需要足够的深度。大型地下室深基坑开挖及支护涉及的技术要点较多，各要点需要做好严格的技术监督，以确保地下室深基坑支护方案科学合理安全[1]。

1大型地下室施工案例概述

以某高层商住综合建筑为例，该建筑总面积为165268㎡，建筑物高度为98m，用于人防及停车场的地下室设计为1层。地下室基础施工中考虑到实际情况，选用预应力薄壁管桩及筏板基础。经勘察，商住综合建筑地下室底板面标高为-6.5m，厚度为1200mm，垫层后地下室基底标高-4.5m，地下停车库基底标高为-5.5m，建筑地坪标高-0.8m，地下室基坑开挖深度为5.7m。在对高层商住综合建筑所处区域地质状况、建筑物主体结构、基坑环境等要素，确定地下室基坑开挖长度为850m，开挖面积为351200㎡。

2大型地下室基坑施工状况调查

高层住宅建筑大型地下室在确定采用深基坑支护方案前，需要对基坑施工状况条件进行调研分析。简言之，确定大型地下室基坑支护方案时，一方面要确保基坑处于稳定状态，另一方面需要重点考虑工程地下室基坑预应力管桩是否具备有利条件，并着重分析不利因素[2]。以本工程为例，相关调查要点如下：2.1大型地下室基坑施工调查的内容涉及基坑周边环境、工程地质状况、基坑开挖深度等。地下室深基坑支护设计应遵循“安全、可靠、经济”等原则，在设计方案上应满足强度、变形、稳定等功能要求，同时采用国家及地方规范标准。本案例工程地下室基坑开挖深度较大，地下车库及商住楼开挖最大深度可达5.7m，建筑物电梯井部位及消防井部位开挖深度达到6.4m。基坑安全等级要求高，施工较为复杂。2.2不利条件分析。如基坑面积过大，采用地下室整体开挖方法时，基坑平面尺寸规模较大，应勘察分析基坑稳定性及变形量。如施工区域场地局促，考虑基坑周围进行动土放坡是否具备条件。如建筑物单体基坑相距地下室车库外墙过短，需考虑是否具备围护桩条件。基坑环境较为复杂，需要严格控制变形。2.3土质状况分析。大型地下室基坑开挖区域土质状况分析主要目的是评估开坑土方开挖及围护结构是否会对工程桩造成不利影响。如本工程部分基坑开挖区域广布软土层，带有高压缩性，而工程管桩以薄壁空心形式为主，不具备较强的抗侧向变形能力，桩施工会损害原状土的受力结构。此外，该工程地基大部分土质为粘性土，虽然没有过大的土层渗透系数，但基坑与明渠之间的间距较短，基坑施工尤其需要做好防渗处理。大型地下室深基坑支护可采用的方案要兼顾安全性及技术匹配度。一般而言，可采取如下几种支护方案：①双排桩支护结构；②排桩加撑锚式支护结构，如土层锚杆支护，排桩内支撑支护等；③单排桩悬臂式支护结构。综合以上因素，本着确保地下室施工安全的考量，在安全性、经济性、质量性及便捷性等环节进行方案比对，确定采用边坡支护施工方式。

3大型地下室深基坑边坡支护方案及技术要点

随着高层及超高层建筑的增多，城市地下空间被大量应用，深基坑实践趋于增多。建筑大型地下室深基坑工程关系到建筑物主体结构的稳定，如开挖及支护措施不到位，会使建筑物周期寿命大大缩短[3]。本工程地下室深基坑支护以边坡支护为主要形式，针对地下室浅层部位以土钉墙支护为主，针对明渠周边区域以水泥搅拌桩及防渗止水帷幕为主。如此使工程地下室深基坑支护得到妥善解决。具体施工作业要点如下：

3.1地下室深基坑边坡支护场地及材料准备

该工程基坑深度大，基坑开挖面积较大，对支护系统性能要求极高。基坑开挖会同步产生沉降及位移，确定采用深基坑边坡支护技术后，应首先做好支护场地及材料的准备工作。把握如下几个要点：第一，认真分析研究地下室深基坑开挖前形成的地质勘察报告，了解挖土深度范围的地下水位及土质性能，优化土方开挖、基坑支护及降水的相关方案，并制作技术交底表。第二，根据施工要求对边坡开挖进行放线，同步采用人工挂线修坡，确保坡面平整。临近基坑边部位的阳角应保持顺直，对放坡宽度做好控制。为降低边坡失稳几率，在放线前应对基坑周边带有荷载应力的堆土进行清理，预防基坑坍塌。第三，遵循分层开挖的作业方式，由上及下逐层加以开挖，开挖过程密切关注，避免出现超挖现象，在开挖的同时，同步进行支撑架设作业。第四，在施工材料及机械的准备上，结合设计图纸，编制用量计划，确定材料运输及进场方案[4]。对深基坑边坡支护用到的施工材料及设备进行核验复检，如挖土机、运土车、砼喷射砼机、注浆泵、钢筋调直机、砂浆搅拌机等应性能完好。在施工设备使用间歇期，应由专人做好检验。针对地下室深基坑支护所用材料，试验员进入施工现场进行取样。

3.2深基坑边坡支护工艺流程步骤

遵循施工准备——测量放线——降排水施工——土方挖运施工、基坑支护施工——土方收尾——基坑验收的施工流程。在基坑支护中根据地下室的深度及基坑周边地质，采用插筋打入、绑扎护坡钢筋网、喷射混凝土的施工方式。其中，在基坑开挖及放线修坡环节，为确保边坡稳定，选用自上而下分层开挖基坑土方施工方式，各层挖深为2m，避免过挖。设置观测点对基坑边坡稳定性进行监测。开挖纵向长度确定为20m，开挖过程中及时跟进支护作业。在开挖段长度的确定上，结合基坑深度及坡度等因素。开挖出基坑工作面后，对边坡进行放线修整。在降排水环节，可在基坑坡顶部位设置地面排水沟，在排水沟相连部位设置集水井，及时收集污水及地面雨水。在抽排水措施上，在地下室深基坑施工现场上采用明沟、盲沟及集水井共同抽水的方式排出深基坑内部积水。截水沟设置于土方开挖坡顶处，对坡顶的雨水进行拦截，相关尺寸上可设计为300mm×300mm，坡顶与截水沟外边线之间的距离设置为1000mm，以0.1%为排水坡度。截水沟及集水井可设置于基坑底部，便于采取集中抽排。之后结合深基坑支护规范，将钢筋打入，注意把握钢筋间距、直径、长度等参数，预留100mm，便于进行井字筋焊接。完成上述操作后，在边坡坡面部位挂设钢板网，使用扎丝紧固扎牢网筋，确保网片牢固搭接，边坡与地表间隔2m处打1m短钢筋，使用φ10钢筋对短钢筋进行焊接，地下室基坑边缘设计为弧状，提高渗水性。钢筋端部选用φ14钢筋焊接为井字形加强筋，对钢板网固定，使其与钢筋连接为整体。

3.3地下室深基坑砼喷射施工要点

地下室基坑挖深达到预定标高之后，应及时开展垫层混凝土浇筑作业，将基坑变形值控制在最低范围。地下室底板混凝土施工应在7d之内完成，构建受力体系。该案例中的地下室基坑因施工环境及质量标准要求，施工人员确定采用深基坑混凝土喷射施工工艺。在地下室深基坑砼面层喷射环节，原材料设计配置要点有：①选用普通硅酸盐水泥；混凝土等级标号为C20，碎石及卵石粒径为10mm；在砼配比设计上，水泥、细石及砂等保持1:2:2.5范围区间。②喷射施工前，对坡面杂物进行清理，主要是受喷面。对施工机具、电缆线路、输料管路等进行性能测试及检查。③采用由下及上的喷射步骤，分层喷射时，在前一层完成终凝后再进行后一层喷射。喷头垂直于受喷面，间距大小为1m。④喷射风压及水压应严格控制。风压保持稳定，达到高质量喷射，减少风尘，降低回弹量的目的。对喷射水压及输料风压进行协调，喷射试压相比输料风压应更高，在数值上可以设定为0.30MPa。⑤砼经过喷射及终凝后2h，开展养护措施，养护周期为3-7d。

3.4结合实际情况加强边坡支护质量效果

由于大型地下室深基坑支护等级要求高，需要着重考虑支护效果，在沿用单一支护手段的基础上，为了加强边坡稳定度，还可寻求其他支护措施的辅助。在大型地下室深基坑支护技术上，确定采用边坡支护方案后，还要结合实际情况，配套采用其他辅助支护手段，加强边坡支护效果。例如，采用锚撑系统支护进行配合，锚撑系统支护方式注意与实际施工要素相结合；再比如，采用土钉墙支护进行支护强化。土钉墙支护适用于处于自然地面3-5m范围内的基坑部位，其显著优势是额可以优化基坑围护作业的成本[5]。具体实施时，把握如下几点：①确定土钉的排数、水平间距大小及倾角数据。本工程土钉排数为2排、保持1.2m水平间距、设计10°倾角。②土钉杆件选用φ45×3.5的锚管，按照梅花型布置管壁，注浆孔设定数值为φ12@400，水泥砂浆型号选用M15，保持注浆压力为0.9MPa。③选用厚度为100的混凝土喷射形成土钉墙面，混凝土标号C20，钢筋网内配直径大小为φ6@200×200。以本工程为例，将700×800mm的主支撑梁及500×600mm的次支撑梁作为地下室基坑角部区位型式，通过钢筋混凝土水平内支撑及竖向立柱支撑的方式构成井形钢构架，然后在其上部深入450mm支撑梁，在其下部插入2.5m钻孔桩。本工程在局促剖面范围内设置土层锚杆作为支护辅助手段，具体参数为：锚杆长度30m，钻孔φ140，水平距离1.5m，杆材材质选用钢筋，φ32。通过锚撑系统支护方式的辅助应用，工程地下室基坑支护达到了预期安全管控目标。

3.5跟进地下室深基坑支护施工监理

大型地下室深基坑施工带有一定的危险性，在具体开展支护施工时需要跟进相关监理工作。主要是通过安全监测及基坑围护专项监测，确保施工过程技术标准达标。一是审查地下室深基坑支护的技术方案，参与施工方案的论证，编制监理实施细则。二是重点关注开挖深度超过5m的基坑，在土方开挖、降水、支护等环节进行旁站监督。机械挖土作业应在设备最大开挖深度范围内进行，保持挖掘机的水平，地面与挖掘机履带保持紧密贴合。三是土方开挖时，复测检查平面控制桩、基坑平面位置、水准点、边坡坡度及水平标高，对基坑周边防水排水措施进行检查。做好雨季等特殊时节的土方开挖安全防护措施。对基坑顶部振动荷载作用进行限制，布置好基坑挖土机械设备的通道，确定挖土顺序，在挖土时与围护结构及工程桩保持足够的安全距离。四是对混凝土支护过程中的进场材料、构配件及混凝土质量检验报告等进行核查，在监理日志中记录施工过程，保留好各类监理资料。

4结语

大型地下室随着高层建筑施工实践的增多而趋于频繁，地下室基坑支护需要全面考虑地下室本身及地面以上建筑结构的安全性，在选用基坑支护技术时需要根据工程自身情况而灵活加以组配，从而确保地下室基坑施工能够在不同的地质状况下达到长期使用及稳固主体的作用。

参考文献

[1]张曾.大型商业深基坑（两层地下室）围护工程支护技术[J].新材料新装饰,2014,(2):240.

[2]王志伟,秦国鹏,杨振平,等.大型深基坑分区拆换撑施工技术[J].中国港湾建设,2019,(7):28-32.

[3]刘鹏,刘霖.浅析建筑工程施工中深基坑支护的施工技术[J].商品与质量,2019,(40):291.

[4]廖永东.高层建筑地下室深基坑支护技术运用刍议[J].四川水泥,2020,(7):136+139.

[5]王俊俏.深基坑地下室防排结合式防水设计和施工[J].建筑工程技术与设计,2020,(9):1362.

作者:胡敬谈 单位:福建永东南建设集团有限公司