深基坑支护设计与施工研究

熊磊

（荆州市城市规划设计研究院，湖北荆州 434000）

1 引言

深基坑主要是指开挖深度超出5 m 的基坑。深基坑施工项目本身是一项综合性极强的系统工程，深基坑开挖支护技术的应用可确保工程项目的稳定性。深基坑支护施工环节中，若未能对周边各种设施以及地下水采取合理措施，会对深基坑支护结构的整体质量带来影响。为此，需要根据深基坑结构特点的不同，选取合适的深基坑支护技术来确保深基坑项目施工的安全性。

2 深基坑常用支护结构

深基坑项目中不同支护结构有不同的特点，可应用不同类型的深基坑支护结构来充分满足不同类型工程项目的建设需求。在深基坑设计与施工环节中，施工人员需要根据施工现场情况选择相应的支护技术，结合工程投资总额、施工环境、施工区域的气候等多种因素，确定基坑支护形式。如深基坑支护施工过程中常用到打桩工艺，而打桩环节所产生的噪声会对周围居民的日常生活带来影响，因此，打桩工艺主要应用在距离城中心较远位置的深基坑施工区域。此外，在深基坑支护设计施工过程中，最具代表性的便是地下连续墙施工工艺，这一施工工艺的振动频率以及振动幅度相对较低，对于附近居民日常生活的干扰程度相对较低[1-3]。

常用基坑支护类型如图1 所示。

图1 基坑支护类型

3 工程概况

某工程项目为岛式站台，设计的车站总长度为171.25 m，宽度为23.4 m。车站主体设计为地下三层岛式明挖车站，设计人员所应用的围护桩规格为φ1 000 mm@1 500 mm 的钻孔灌注桩。灌注桩顶部设置成1 m×0.8 m 的冠梁。钢支撑设计中所应用钢管的直径为610 mm，厚度t=16 mm。钢围檩设计则是应用45C 双拼钢构件。

4 深基坑支护结构设计原则与前期准备

4.1 设计原则

在开展前期设计环节中，需要严格遵循以下设计原则：

第一，在深基坑支护结构设计中，需要严格控制工程项目施工成本，提升深基坑支护施工的科学性。

第二，深基坑支护结构需要与所在区域的实际情况相适应，确保深基坑支护结构的安全性，提升深基坑支护施工的便捷性。

第三，施工人员需要结合深基坑所在区域的地质情况，充分考虑工程项目的基本要求，以此为基础设计出切实可行的深基坑支护结构类型。

第四，深基坑支护结构设计人员的综合素质将会对整体施工质量造成影响，因此，支护结构设计人员需要具备高度的责任意识，将工程项目的施工安全放在首位，设计出高效的支护方案。

4.2 前期准备

深基坑作为工程项目施工的基础环节，深基坑支护结构设计前需要提前做好各项准备工作。首先，设计人员需要对深基坑支护结构设计相关的参考资料进行收集与明确，并对其实际勘察结果进行分析，最大限度地确保深基坑后续施工作业的科学性、安全性。其次，获取并分析工程桩位的分布位置图，以此为基础选择最为合适的支护结构，提升深基坑支护结构的应用水平，确保深基坑支护结构与其所处的工程环境具备适应性。

5 深基坑支护的设计与施工要点

5.1 深基坑开挖环节

案例工程项目施工现场的地质为杂填土与黏性土，而大多数的杂填土主要分布在车站北向表层，最高厚度杂填土为12 m。车站基坑纵向开挖主要采取分层分块的方式，自南朝北进行后退式挖掘。横向开挖则采取盆式开挖方法，每一处台阶、每一层土方均需要严格遵守先中部成槽、后朝两侧拓展的原则进行开挖施工。

5.2 桩间挂网喷射混凝土施工

深基坑开挖环节结束后，施工人员需要按照施工现场情况，分幅、分块进行桩间挂网喷射混凝土施工。在案例工程项目施工期间需要喷射厚10 cm 的C25 混凝土。

第一，在项目施工前，施工人员需要先对钢筋网、钢筋等施工材料的质量进行检查，在确保所用施工材料检查合格后才能将其应用在深基坑支护施工环节中。

第二，施工人员需要在锚筋孔内注入M7.5 砂浆后，积极开展锚筋的安装与加固处理。

第三，在钢筋网完全安装后，施工人员需要在其外部安装直径16 mm 的横向加强筋，借助电焊技术对其进行固定，钢筋网的搭接长度需要控制在0.3 m 以上。

第四，施工人员需要按照深基坑支护施工要求，对挂网混凝土分成两次进行混凝土喷射作业。第一次混凝土喷射的厚度为5 cm，第二次的混凝土喷射则需要在挂网后进行，将桩间补平，混凝土喷射厚度为5 cm。此外，在第二次混凝土喷射时，需要在前一层喷射层充分凝结后方可进行第二次喷射，如若喷射时间间隔为1 h，施工人员需要用清水清理喷射目标的表面。在混凝土喷射过程中，喷嘴需要距离喷射目标60~100 cm，喷嘴需要与喷射表面保持垂直性，施工人员需要重复缓慢地开展螺旋状运动，确保混凝土喷射的密实性。

挂网喷射混凝土如图2 所示。

图2 喷射混凝土图

5.3 钢支撑施工

5.3.1 支撑设计要求

案例工程基坑内部以钢支撑作为深基坑支护结构。在深基坑内共设计3 条钢支撑，第一条钢支撑与第二条钢支撑的水平间隔距离设计为6 cm。第二条钢支撑与第三条钢支撑的水平间隔距离设计为3 cm。钢支撑的安装误差需要达到以下要求：（1）钢支撑安装的水平轴线误差不可超出3 cm；（2）钢支撑中心标高与同一层支撑顶部高度的差值需要控制在3 cm以内；（3）钢支撑两侧的标高误差需要控制在2 cm 以内。

5.3.2 钢支撑安装要点

1）托架安装

为了确保钢支撑与钢围檩安装施工的顺利开展，施工人员需要对施工配件以及托架安装工具进行全面检查。

在进行钢围檩托架安装施工前，施工人员需要利用M20碰撞螺栓进行角钢焊接，将其焊接为三角托架，托架与托架之间的间隔距离设计为3 m。为确保钢围檩安装应用的稳定性，施工人员需选用O 形的花篮螺丝，利用M20 膨胀螺栓与钢围檩进行挂钩连接。此外，吊环需要利用16 mm 直径的钢筋与钢围檩进行焊接[4]。

2）预埋件安装

深基坑支护结构中的第一条钢支撑主要作用在冠梁侧部，在冠梁施工作业前，施工人员需要在冠梁侧部进行支撑钢板的预埋设工作。

3）钢围檩加工

钢围檩设计是由两道工45C 进行双拼，因此，施工人员需要在钢围檩的上下区域分别焊接2 cm 的钢板以及1.2 cm 的钢板。选用的焊接工艺为满焊工艺，设计的焊缝间隙为1 cm。施工人员需要在钢围檩内部焊接抗剪凳，所采用的设计方法为钢全熔透焊工艺。

4）钢围檩安装

钢围檩安装需要利用履带式起重机安装，在确保桩体不会受到损伤的基础上，将C30 细石混凝土填入钢围檩与围护桩的间隙中，最大程度上确保钢围檩安装与围护桩之间的紧密性。

5）钢支撑安装

钢支撑安装质量关乎整个工程项目施工安全性，为此，施工人员需要在钢支撑施工前按照施工规范将支撑零配件与施工设备配备前，对托架完整性进行查验。

第一，在钢支撑加设前，施工人员需要根据车站断面宽度进行拼装施工，以此为基础进行检验，确保其钢支撑不会存在焊缝、开裂等质量问题，将拼装好钢支撑的轴线偏差以及挠曲变形严格控制在允许范围内。

第二，在进行钢支撑吊装过程中，施工人员需要将吊绳吊点设置在钢支撑断点1/5 的位置，借用钢丝吊绳将钢管绑牢，利用卡环进一步锁紧。

第三，对钢支撑分节吊放处理环节，施工人员需先进行试拼，确保构件数量、规格无误后按照试拼的步骤对其进行吊装。避免钢支撑吊装过程中出现由于吊放顺序错误无法顺利拼接的情况。

第四，为了确保钢支撑安装安全性，施工人员需要对钢围檩顶部上方的1 m 区域以及1.5 m 区域的围护桩内，水平设置M20 膨胀螺栓，围护桩内锚固长度需＞0.16 m，与此同时施工人员需要在膨胀螺栓内布置角钢，同时需要将L75mm×8 mm角钢孔洞作为钢丝绳的安装孔，以此为基础实现对钢支撑悬吊的保护。

5.4 钢支撑的拆除施工要点

深基坑支护结构的混凝度达到设计强度时，施工人员便可将支撑结构进行拆除。在钢支撑拆除施工环节中，施工人员需要利用履带式起重器来连接钢支撑两侧，同时需要在钢管端部安装千斤顶，借助千斤顶逐步卸下管撑的荷载。在管撑充分卸除荷载之后，需要将钢支撑的端部与钢围檩之间的钢斜楔完全移除。此外，在进行千斤顶移除期间，施工人员需要先对千斤顶进行减压，在千斤顶完全减压后方可挪走千斤顶。最后，施工人员需要利用起重机吊走管撑，将其管撑带离深基坑支护施工现场。

6 结语

深基坑施工作业过程中需要面对诸多类型的影响因素，因此，施工人员需要选择相适宜的支护技术开展深基坑的支护加固处理，进一步增强深基坑项目的施工稳定性，为高质量、安全性工程建设奠定坚实的基础。