复杂地质条件下深基坑地下室换撑施工技术

复杂地质条件下深基坑地下室换撑施工技术

王勇

深圳市高汇丰建设工程有限公司广东深圳518000

摘要：在深基坑混凝土内撑的体系中,换撑施工是工程施工到一定部位的必然过程。为保证基坑的稳定性，本文以工程实例分析了深基坑内撑体系换撑施工的相关内容，就内撑体系换撑施工技术进行了探究，总结了基坑变形控制的摸索与实践，以期为类似工程的施工提供一定的参考。

关键词：深基坑；内支撑；换撑；施工工艺

随着社会经济的发展,我国建筑行业发展迅速;城市化进程的加快,促使土地资源日趋紧张,那么建筑开始朝着高层和地下方向发展,出现了越来越多的深基坑地下室工程。内支撑体系是基坑安全的重要保障，而内撑体系的换撑工作是指采取一定的技术措施，让换上去的支撑逐步取代内支撑结构体系，发挥支撑作用，保证施工顺利进行，实现支护结构内力转移和再分配，是保障深基坑工程施工安全及后期使用质量而必须要经历的环节。

1.工程概况

随着我国城市地铁工程建设的快速发展,地铁沿线的深基坑工程越来越多,此类基坑对变形控制要求高。某建设项目总建筑面积387733.62m2，基坑深约21.4m～22.8m，基坑东面临近地铁主干线，基坑开挖上口线距离地铁站外墙约10.4m，地铁保护区范围内不可设置锚索。结合场地地质情况，为保证施工进度要求以及基坑结构安全，基坑支撑体系在地下室结构施工前的基坑土方开挖阶段采用反压土与支护桩结合的形式，反压土开挖前采用钢支撑与支护桩结合方式，内支撑体系最终采用地下室混凝土主梁结构作为支撑的形式。

结合本工程实际施工情况，下面将从内支撑顶板结构施工难点分析、技术原理、工艺流程及操作要点、基坑变形监测与分析、材料与设备、质量安全环保措施等方面对类似内支撑结构施工要点进行阐述。

2.施工难点分析

(1)基坑安全系数较高

本工程东侧基坑开挖上口线距离地铁站外墙约10.4m，基坑变形累计值要求控制在15mm以内，内支撑区域结构施工过程中不可对靠地铁一侧进行扰动。

(2)结构施工跨度大、高度高

内支撑区域跨度约为13m左右，基坑深度为20m，属于大跨度悬空作业。

3.技术原理

临地铁深基坑地下室换撑施工工艺原理主要是通过首先预留反压土来平衡基坑支护的侧向土压力，然后由上而下安装钢支撑并逐步进行土方开挖，在地下室主体结构施工时逐步通过钢筋混凝土支撑换撑的施工技术。

在基坑土方开挖过程中按照设计坡度预留反压土以抵抗侧向土压力，控制基坑的位移变形。在主体结构二层施工完成混凝土达到设计强度后，由上而下安装三道钢支撑，并逐步进行反压土开挖施工。钢支撑分层支撑，支撑一层随即挖除一层反压土。重复以上步骤，最终将反压土全部挖除，依次由下至上完成底板、地下室主体结构施工，待各层混凝土达到设计要求的强度时拆除对应的钢支撑并继续进行下一层结构施工，直至地下室主体结构施工完成。整个施工过程中始终保证深基坑的变形控制在允许范围内。

4.工艺流程及操作要点

4.1工艺流程(图1)

4.2操作要点

(1)反压土预留

基坑土方开挖过程中，根据土质及内摩擦角确定预留反压土坡度进行放坡预留反压土。反压土预留过程中需有技术人员全程跟踪，保证预留坡度满足要求。开挖完成后，需对反压土进行喷锚加固。

(2)主体结构施工

土方开挖完成后，按照常规工序进行地下室结构施工。地下室结构自下而上进行施工。地下室顶板及一层结构混凝土浇筑完成并养护达到100%强度以后，方可进入下一道工序施工。

(3)冠梁加高施工

由于冠梁标高低于地下室顶板标高，首先需对冠梁进行加高施工。加高后的冠梁将支撑反力均匀地传递到每根支护桩上，待混凝土达到设计强度后，开始进行第一道钢支撑安装。

(4)钢支撑体系安装施工

冠梁加高混凝土达到设计强度80%以后即可进行钢支撑换撑施工。钢支撑首先根据现场实际测量尺寸在工厂进行拼装并校核，确保钢支撑在安装过程中与现场尺寸相符。钢支撑运达现场后采用汽车吊吊装就位，首先在冠梁顶、结构面柱位置固定挂板，挂板采用植筋的方式与冠梁、柱连接，钢支撑一端支撑在冠梁上，一端支撑在已经完成的主体结构柱上。钢支撑通过挂板与冠梁、结构柱连接，钢支撑吊装就位后采用千斤顶加载至设计预压力，并在安装完成后不间断监测预压力数值，若出现预压力损失应及时采取措施实施加载。

土方开挖至-8.5m，在-8.5m位置增加一道混凝土腰梁，待砼强度达到80%以上后，安装第二道钢支撑。第二道钢支撑施加预应力后，进行下步工序。反压土采用分层开挖，分段开挖深度需满足设计要求且不得大于6m。反压土采用挖掘机配合运土车等机械进行开挖并转运土体。

土方开挖至-13.1m，在-13.1m位置增加一道混凝土腰梁，待砼强度达到80%以上后，施工第三道钢支撑。第三道钢支撑施加预应力后，进行下步工序。

(5)重复以上步骤直至反压土全部挖除

按照上述步骤重复进行钢支撑安装及反压土挖除，全部挖除完成后将施工机械及土方转运出场。

(6)基坑变形监测

第一层反压土开挖完成后，立即进行基坑变形监测，若出现异常需立即停止下一道工序施工，并根据异常情况分析原因并解决，若基坑变形稳定则进行下一道工序施工。

每一道钢支撑安装完成后，及时对主体结构变形、钢支撑液压变化、基坑变形情况进行监测，若发现异样及时组织负责人分析原因并进行控制。

此外高精度要求复杂深基坑需定期进行变形监测，对变形数据进行计算分析，确保基坑变形在安全允许范围以内。

(7)换撑施工

第三道钢结构临时支撑回顶完成后，往下土方开挖至-21.4m。浇筑混凝土垫层并施工底板结构。地下室底板结构施工完成后，依次由下至上完成内支撑主体结构施工。主体结构施工至-12.1m时，将-12.1m标高主梁回顶至支护桩腰梁上，主梁通过植筋与腰梁连接，待混凝土梁达到设计要求强度时，拆除第三道钢支撑(见图5)。

图5混凝土结构施工至-12.100m标高位置，拆除第三道钢支撑

主体结构施工至-7.5m、-1.5m时，将该标高处主梁回顶至支护桩腰梁上，待混凝土梁达到设计要求强度时，拆除钢支撑，并完成内支撑区域其余结构施工(见图6、图7、图8)。

图8地下室结构施工完成

5.基坑变形监测与分析

钢支撑安装、反压土开挖、主体结构施工过程中对基坑位移进行监测，监测结果如表1。

根据以上监测数据，在反压土开挖、换撑施工过程中，基坑位移均未发生明显变化且累计变形均未超过允许值。

6.质量控制

6.1本工法必须遵照执行的现行规范、规程、标准

(1)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)；

(2)《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145-2013)

(3)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)；

(4)《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)；

(5)《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)

6.2施工要求

(1)进场的钢支撑、植筋胶、钢材、混凝土等施工材料必须通过检验，检验合格后方可使用。

(2)钢支撑换撑施工前，用于支撑的主体结构必须施工完成并且达到设计强度。

(3)钢支撑安装位置需准备定位，并严格按照设计要求施加预应力，同时钢支撑杆件在安装过程中必须保证其稳定及变形的要求。

(4)反压土开挖深度必须严格按照设计要求，严禁超挖。超挖将导致侧向土压力过大，容易造成安全隐患。

(5)钢支撑安装施工的质量要求：轴线偏差应控制在±20mm；标高偏差控制在±30mm内；钢支撑两侧与结构贴合面积不小于75%，且最大缝隙不得大于5mm。

(6)严格执行质量验收制度。每道工序完成后，必须清查自检，经过巡检后，由施工负责人通知有关人员检查验收。

7.安全措施

(1)作业人员必须正确使用安全网、安全带、安全帽，作业面严禁吸烟。

(2)钢支撑吊装过程中需对吊装区域及周边6m范围内搭设警戒线与明显的安全标识，严禁无关人员进出。

(3)起重吊装作业人员需持证上岗，严禁无证操作。

(4)严禁垂直交叉施工，临边洞口需设置明显的安全标识与防护措施。

(5)吊装作业需对吊装设备进行吊运能力分析。

(6)反压土开挖过程中严禁超挖，防止基坑坍塌等安全隐患。

(7)定期对基坑安全进行监测，并制定应急预案。

8.结束语

实践表明，本工程采用上述的换撑施工技术，减少了基坑围护结构的位移变形，保证了基坑的稳定性，减少了施工对临近地铁线等构筑物的影响，施工方便、经济实用、效果可靠，在工程的应用中有一定的推广性。

参考文献

[1]於可佳,郝会杰,李谦.深基坑内撑体系换撑施工技术[J].天津建设科技,2014,24(3):13-15.

[2]汪伟,丰树胜.深基坑内撑体系换撑施工技术在房建工程中的应用[J].建筑工程技术与设计,2014(29).