复杂工况条件下超大规模深基坑多种支护方式的联合应用技术

白晓军

（大元建业集团股份有限公司 ，河北 沧州 ）

摘 要：以河北省人民医院心脑血管病房综合楼工程超大规模深基坑施工为例，基坑深度29m，周围建筑物距基坑边缘最近距离为2.1m。在基坑交错开挖期间，为消除或减弱基坑安全风险及环境风险，基坑支护采用逆作法工艺，应用支护桩联合上三撑下三锚、支护桩联合七锚、桩锚联合支护、悬臂桩等多种联合技术，通过分析超深基坑支护的工作特点、要求及主要类型，提出了基坑支护在实际中应注意的问题，为城区狭窄空间内高层建筑施工提供了建设经验。

关键词：超大规模深基坑；联合基坑支护技术；狭窄空间；高层建筑

0 引 言：基坑工程是一个复杂的系统工程^[1]，使组合支护技术的应用没有统一使用界限，施工单位往往根据自身的施工条件、所具有的施工技术、深基坑的施工深度及周围施工环境进行组合支护技术的选择。本工程属于超大型深基坑，土方开挖与基坑支护的方式对工程质量起着决定性影响。工程实践研究表明，土方开挖的方式、顺序、速率等影响支护体系的稳定性与安全性^[2-3]。为避免基坑周围建筑物沉降，有效控制基坑围护结构在开挖过程中出现变形移位，采用组合支护技术对超大型深基坑形成支撑和保护。选择良好的组合支护技术可以有效保障施工安全，推动施工进度，提高超大型深基坑稳定性。

1 工程概况

河北省人民医院心脑血管病房综合楼工程为框架—剪力墙结构，地下六层，地上十七层，基坑周长234.6m，总面积约2830m²，开挖深度为26.7m～28.9m，土方量约8.5万立方米。周围地下管线众多，管沟、电缆沟、管道等遍布建筑物周边，管线埋深1.63m以内。采用护坡桩与内支撑（局部锚杆）的组合支护形式，施工肥槽0.8～1.80m。分为支护桩联合上撑下锚、支护桩联合七锚和坡道支护三个区域。

2 基坑组合支护结构施工技术要点

2.1 基坑技术参数设计

支护桩采用钻孔灌注桩，桩间采用编钢筋网喷射细石混凝土面层防护，内支撑及围檩为钢筋混凝土结构，均设置3道。立柱桩包格构柱和桩两部分，上部格构柱为钢构件，下部立柱桩为钢筋砼钻孔灌注桩基础。

（1）支护桩联合上三撑下三锚

表1 支护桩及冠梁参数

（2）支护桩联合七锚

表2 支护桩及冠梁参数

3. 坡道区域桩锚联合支护

表3 支护桩及冠梁参数

图1 支护桩联合上三撑下三锚剖面示意图 图2 支护桩支护桩联合七锚剖面示意图

2.2 护坡桩、格构柱施工要点

采用隔三打一法施工，护坡桩完成后，基坑开挖至-1.2m，完成冠梁施工。开挖至-3.4m时开始进行立柱桩施工，格构柱和立柱桩钢筋笼连接成一体，格构柱分两段下沉，格构柱顶部采取临时固定措施，然后在格构柱中心安装导管浇筑混凝土。

2.3 围檩、内支撑施工要点

立柱桩和格构柱完成后继续开挖至第一道支撑底部，施工第一道支撑及围檩，围檩及支撑同时浇筑，将围护桩连接为整体，使其成为一个封闭框架。第一道支撑混凝土强度达到设计强度后，继续向下开挖，土方开挖采用分层、分区、分段、对称进行。按上述方法依次施工第二道（-8.8m）、第三道（-13.9m）钢筋混凝土支撑。

2.4 锚杆、腰梁施工要点

钢筋混凝土支撑完成后，开挖至-16.9m时施工第一道锚杆及工字钢腰梁，预应力锚索采用二次注浆工艺。锚杆施工采用隔三打一，防止周围建筑地基沉降。依次向下施工第二道（-19.9m）、第三道（-22.9m）腰梁及锚杆。

2.5 深基坑土方开挖施工要点

基坑开挖采用两种方式，-14.5m以上土方采用反铲挖掘机挖土，自卸车直接通过坡道外运方式。-14.5m以下土方采用塔吊（吊车）甩土至停放在坡道与基坑链接处自卸车外运方式。坡道与基坑链接处设置安全挡墙，防止自卸车坠入深基坑。当基坑开挖至基坑底后，即可进行地下结构施工，当地下结构施工同步进行换撑块设置，工字钢腰梁及锚杆随地下结构达到设计强度后同步拆除。

由于第一二道内支撑竖向间距为5.4m，第二三到内支撑竖向间距5.1m，支撑梁的连接处有格构柱，挖土的高度和旋转半径受限。采用掏挖方式，先掏挖对撑东侧土方，然后掏挖通道至对撑西侧，挖掘机进到对撑西侧再对支撑下西侧土方进行掏挖。逐步展开挖掘范围，按设计路线出土。

3 深基坑支护监测分析

深基坑监测是保证基坑安全的重要数据支撑，监测范围包括周围建筑物变形、支护桩位移、深层位移、支撑轴力、锚索内力、地面沉降等项目监测，监测数据均在报警值范围内，基坑变形正常。

基坑自开挖到底至地下室施工完成并回填，基坑周边建筑物竖向位移最大变化量介于-5.13～6.83 mm，小于报警值10mm；桩顶竖向位移最大累计变化量为4.26mm，水平位移最大累计变化量为6mm，均小于报警值25mm。

4 结语

超大型深基坑支护设计与施工的关键技术问题在于不仅要确保基坑自身结构及周边环境的安全，同时要考虑到后续土方及主体结构施工的快捷方便。本基坑支护设计基于“组合支护”的设计理念，通过采用多手段相结合的联合支护手段，并合理布置内支撑，为土方及主体结构施工提供了空间，达到了经济合理、施工时间短的目的。本基坑支护设计与施工的成功经验可供类似基坑工程借鉴。

参考文献：

1. 吴西臣,徐杨青.深厚软土中超大深基坑支护设计与实践[J].岩土工程学报, 2012, 34: 404–408.

2. 徐前卫,马险峰,朱合华,等.软土地基超深基坑开挖的离心模型试验研究[J]. 土木工程学报, 2009, 42(12): 154–161.

3. 王晓辉.软土深基坑支护结构内力与变形的影响因素分析[D].南京:河海大学, 2003.