浅谈建筑工程深基坑内支撑支护施工工艺

浅谈建筑工程深基坑内支撑支护施工工艺

顾亚 胡中航 冯靖宇

中国建筑第二工程局北方公司 辽宁沈阳 110063

摘要：在建筑业蓬勃发展的背景下，建筑结构形式正在发生一系列变化，对建筑的整体安全性和稳定性也提出了更高的要求。深基坑内支撑施工是大型建筑工程中常用的施工形式。深基坑支护作为建筑工程的重要组成部分，其施工质量直接影响到建筑工程的质量。为了进一步保证施工项目的施工质量和效率，有必要对深基坑支护施工技术进行深入研究。

关键词：建筑工程；深基坑；内部支持；施工技术；分析研究

深基坑支护施工是建筑工程中的重要组成部分，也是保证建筑结构稳定安全的基础部分。近年来，无论是低层建筑工程还是高层建筑工程，深基坑内支撑施工技术的研究越来越受到重视，高层建筑工程这一施工技术的研究越来越受到重视。不仅如此，许多相关科研团队也对深基坑内支撑施工技术的应用理念和原理进行了深入的研究，并系统地分析比较了施工技术应用中的难点，从而提高了支护施工质量。然而，仍有一些建设项目不重视配套施工技术的研究，需要工程部门更加重视。

1深基坑支护变形特性研究

基坑支护是深基坑工程的重要组成部分，它可以保证深基坑施工过程中地下结构的施工和周围环境的安全稳定，基坑工程可以顺利进行，很大程度上取决于基坑支护的稳定性，探索基坑支护变形规律对工程设计和施工具有重要意义，许多学者对此进行了深入的探讨。

针对基坑支护的变形特点，采用不同的计算理论对基坑支护的变形进行了分析。Wong siu曼、钱春阳在杆系有限元分析方法中，在考虑剪切变形的基础上考虑局部荷载、超载和地基结合工程背景建立有限元模型，分析了深基坑支护结构的变形和内力特性，并与实测数据进行了模拟结果对比，证明该计算模型适用于工程中支护结构的实际变形和内力计算；吕凤武、徐伟假设被动区土体为理想弹塑性，考虑开挖过程中的时间效应，应用弹塑性理论研究支护结构与开挖空间和开挖时间的关系。将计算结果与实测结果进行了比较，验证了改进计算理论的可行性。高文华，j.rutqvist，沈浦生基于MINDLIN板理论建立三维有限元模型，分析支架刚度、墙体刚度和支架附加轴力承载力、被动区土壤固结效应、墙体、边界约束、开挖深度等流变因素，研究了开挖宽度和基础对支护结构位移和应力的影响。针对不同条件对挡土结构变形的影响，以吴泉晓、冷武鸣、深圳某地铁车站附近的law Wen Tian深基坑为例，在基坑支护内力和位移监测中，锚杆应力监测结果增加10%左右，在基坑变形和支护桩埋深方面，工况、支护条件下，支护桩在中、正角位移较大，随着基坑壁长的增大而增大。

2深基坑内支撑技术的特点

（1）深基坑支护技术不受工程场地地形和地质的影响，可在建筑密度大的地区施工。其他常规技术将受到时间和空间的限制，锚杆支护技术不能用于地基处理。因此，深基坑支护技术的优势日益突出。（2）在深基坑土方施工过程中，由于变形量较大，加筋与支护技术相结合的扩大截面法可以提高钢筋混凝土支护结构的强度，充分发挥其技术优势，同时在混凝土刚度的上升过程中控制变形，还可以有效维护周围结构、土壤结构、设施的安全。（3）在软土深基坑工程施工过程中，采用钢筋混凝土支护结构，由于其跨度较大，能满足回转半径机械挖掘作业要求，多套土方设备可同时工作，加快施工进度；还可以保证基坑土挡土结构的稳定性，避免大变形，所谓基坑降水提供了大量的时间。（4）在深基坑内支撑技术中，混凝土梁内支撑对技术要求较低，施工方便，经济性高。

3深基坑支护施工方案的选择

3.1大直径悬臂桩方案

大直径悬臂桩支护结构是目前应用广泛的一种方案。它具有计算理论成熟、设计简单、基坑开挖简单的理论基础。其缺点是：1）随着基坑开挖深度的增加，桩身和桩身增大，不经济。2） 桩顶位移较大，对邻近建筑物及周围环境影响较大。3）深埋基坑对场地水文条件和土质要求较高。

3.2桩锚支护方案

桩锚支护方案是在基坑周围设置一排钢筋混凝土灌注桩，同时设置多个锚杆。该方案的优点是：基坑的深度不是很大，对桩材料的要求不高，因此挡桩的成孔难度比大直径的悬臂桩方案要低。

3.3内部支持系统

内支撑由内支撑系统和支护结构组成。基坑开挖所产生的土压力和水压主要由支护结构承担，而且由支护结构将两部分的侧向压力传递给内支撑，这是稳定基坑的临时支护方式。许多建设项目在深基坑支护施工的过程中，可以对施工过程中所涉及的技术手段进行全面的研究和掌握，对于配套施工的难点问题，如相关施工队伍也可以根据实际情况制定合理的优化方案，在提高施工质量的同时，减少不利因素对支护施工效果的影响。为了进一步提高支护施工水平，施工队还将创新和完善支护施工技术，并结合其他一些独特的施工技术，为深基坑支护施工的发展提供有利条件。虽然在现阶段，许多施工项目在施工内容的实施过程中还存在一些问题，但在今后的发展中，施工中的问题将进一步优化，为建筑的稳定和安全打下良好的基础。

4深基坑支护施工技术要点

4.1施工准备

目前的建筑环境相对复杂，建筑周围还有其他建筑。由于建筑物的部分管道和电缆埋在地下，施工过程中应考虑自然和因素的影响，并应进一步调查其他建筑物的地下结构。土壤环境是影响深基坑的重要因素之一。在深基坑施工前，应仔细调查土壤环境。土壤成分和含水量均在调查范围内，地下水的位置和水量是重点调查对象。深基坑支护材料是施工前期准备工作中的重要环节，在选购时应严格控制材料质量，产品规格和生产厂家有明确的标识，确保所选材料是合格的产品，满足工程的质量要求。同时支护施工的深基坑支护施工准备工作还需要注重施工人员的整体素质，由于施工环境复杂程度较高，机械化是主要施工方法，施工人员可以正确操作机械设备，安全施工是近年来建筑工程界的热门话题。因此，在前期准备工作中应组织全员培训，增强一线人员的责任意识，增强他们的安全意识，以确保各部门在具体施工操作中严格按照规定进行，从而在一定程度上提高施工效率。在支护施工前，反复确认深基坑内是否存在杂质，防止外部杂质影响施工过程，为具体施工提供良好的环境。

4.2钢筋加工支撑

钢筋加工支护工作是支护施工的重中之重，钢筋加工支护要在加工前进行，封膜保温工作是一个必要的环节，封膜工作借助于保温胶带，在钢材表面包裹，确保胶带与钢材之间没有缝隙，可以实现与混凝土的隔离。封膜后，检查焊接位置是否预留，以确保准确性。将焊接钢筋笼置于深基坑中，支护桩高度相同。量规与深基坑的边缘成直角，测量数据与钢筋相同。高密度焊接法，焊接硬度可高于钢筋，确保连杆与钢筋紧密结合。焊接时，在毛巾和其他辅助材料的帮助下，包裹钢筋计，焊接时在毛巾上浇冷水，以防止焊接引起的高温对相关仪器造成损坏。不仅如此，除了保护钢尺外，还可以对深基坑附近的电缆采取防护措施，可以使用毛巾等材料来遮盖它，因为焊接会对电缆造成电火花损伤，毛巾能有效阻挡火花等杂质，为电缆提供一个安全的工作环境。焊接工作结束时，应对电缆和钢筋进行编号。根据编号和分类，电缆应沿着支撑柱顶部缠绕。缠绕时，电缆间距应控制在0.5m。

4.3混凝土支架合理使用混凝土

为支持工作提供良好的动力。混凝土支护的使用首先要进行科学部署，部署前要有一个试验环节，最大限度地发挥混凝土的优势。通过泵送浇筑，坍落度值控制在160mm。具体操作步骤为先施工搅拌桩，在柱连接处钻孔支撑柱，通过支撑柱填充混凝土，确保支撑成型连接处于同一水平面上。在施工中根据竖向接缝预留的具体情况，缝隙交叉处要保持清洁干燥，清扫、打浆等工作要保证缝隙接口严密。支柱之间的距离为100mm，其垂直度有严格要求。为防止扩孔现象，应继续灌注混凝土，以控制实际操作的时差，减少混凝土灌注和冲孔引起的振动对其他支撑柱的影响。进行混凝土支护时，应以支护桩为中心，下部填充混凝土，上部与钢筋结合。当地下室地板具有较高的承载强度时，可以拆除混凝土支撑结构。

4.4深基坑地下水

深基坑的混凝土支护受地下水的影响，增加了施工难度。如何控制地下水已成为建设中的一个重大问题。在施工前，有必要对地下水位进行测量，记录数据，并根据数据制定合理的控制方案，为顺利施工奠定坚实的基础。预测了深基坑地下水与设备的关系，通过公式计算了地下水的最小影响，保证了工程质量的稳定性。在充分了解地下水位的情况下，科学设置排水井，为支护工作提供良好的环境。除挖掘排水威尔斯外，电动泵还可用于降低深基坑内水位。排水泵比排水井所需资金少，也能保证正常施工。

4.5深基坑支护型式

深基坑支护形式主要有悬臂桩、桩锚支护、内支护等，悬臂桩支护方法的使用频率较高，富系统较多，基于实践操作过程较为简单，但如果深基坑规模较大，开挖越深，钢筋数量越多，在一定程度上，增加资金投入，提高项目成本。同时，悬臂桩的支护方式易受外界因素影响，存在失稳问题。桩锚支护方法是将钢筋混凝土灌注和设置相应层的锚杆包围在深基坑中。这种方法降低了钻孔支撑柱的难度，并且对钢材和混凝土材料没有特殊要求。内支撑法由两部分组成，即支撑系统和支护系统。在深基坑开挖过程中，会有一定的水土压力，通过保持系统消化，保持基坑工程的稳定性。此外，支护系统还分解了支护体系的侧向压力，从而加强了深基坑的稳定性。根据施工情况选择最佳的支护方式，创造稳定的深基坑环境，减少资金支出，降低工程造价，提高建设项目的效益。

5案例分析

5.1项目概述

高层建筑的层数为23层，地上21层，地下2层。该工程占地145.93M2，基坑面积4261.8M2。建筑主体采用剪力墙结构，地下停车场及地面商铺采用框架结构。±0.00相当于779m的绝对标高，床垫底部标高为-7.42m，车库底部标高为-7.47m，平均地下水位标高为-6.63m。

5.2基坑支护方案

由于场地的限制，考虑到经济性，方案制定中尽量采用原挡土桩。本段支护工程用土地质条件较好，除局部有黑色混合填土和腐殖质土外，均为粉质粘土。土层均匀单一，无地下水或上层滞水，有利于支护。该土层的R值为180kPa。针对上述情况，采用基坑支护方案，即在基坑开挖侧采用钻孔灌注桩作为支护桩；核心桩土方开挖土方、预留，首先从基坑的边缘施工进一步规划，建立地下车库，提出在边跨约第三个地下车库跨度范围内预留施工缝，然后采用施工第一地下车库结构，组合钢柱和钢管支护，通过2次支护，完成地下车库的施工，确保基坑的安全稳定。

5.3施工作业要点

设备选择。为了提高施工效率，提升本工程机械化施工水平，结合本工程施工现场的实际情况，采用履带式挖掘机打桩。与履带式振动锤相比，该设备重量轻，操作灵活，施工速度快，安全性高，全天候可配合施工作业。（2） 定位线并释放建筑结构控制参数的灰色线。结构线应根据设计图中的参数描述设置基坑的工作区，并将预留的工作面拉出作为桩的方向线。定位线设置在方向线外0.5m处，施工过程中应注意控制定位线，确保打桩在同一水平线上，为后期围檩及支护结构的施工提供有利条件。③ 钢板桩打桩。本工程采用18号槽钢桩，桩长5m。挖掘机捡起桩，将其悬挂在打桩灰线上方，并校准挖掘机的方向。（4） 垂直度控制，打入钢板桩时，必须有人负责监督施工过程，确保垂直度。⑤ 土方开挖。开挖采用履带式挖掘机，土方运输采用自卸汽车。开挖前应平整施工场地，开挖1000m宽的沟槽，然后安装支撑管。支护管安装完毕后，继续开挖，开挖长度约3m，最后进行支护结构施工。本阶段应注意以下事项：a.分层开挖，每层开挖高度不大于2m，淤泥层厚度不大于1m，以保证开挖过程中周围土体的稳定性；B.土方开挖应分段进行，每段长度控制在3m左右。开挖达到设计标高后，立即开始土钉支护施工，并随后开挖周围土方；在土方开挖和地下结构施工中，不应在基坑周边施加超载，及时清除土方工程。混凝土垫层的浇筑和夯实应在开挖达到设计标高后开始。⑥ 支架施工、下料需人工进行，钢管组装前应检查钢管的完整性和垂直度，以控制误差。对角支撑应根据现场实际尺寸定制。使用塔吊将钢管吊至固定位置。本工程采用245×8钢支撑，支撑结构受力点有围檩条，加劲板需局部焊接。内支撑顶部的工字钢与基坑土体检测之间的间隙可以用C30细石混凝土填充，C30细石混凝土需要使用42.5级快硬硫铝酸盐水泥进行混合、快速冷凝、快速应力，而当混凝土浇筑时，下部结构需要用竹片和钢管支撑。⑦ 土钉支护。本工程采用人工打入准48钢管。由于基坑南侧有许多地下管线，应注意洞口深度，以控制锚杆与管道之间的安全距离。本工程水泥浆为P.042.5级水泥，灌浆等级为M15，采用准6.5钢筋编织网，采用准14~16钢筋作为拉缆钢筋，表层均匀喷C20细石混凝土，土钉倾角为5~15°，长度1m。⑧ 支护拆除后，主要施工结束后需要回填基坑周边。

5.4基坑排水

为了保证排水及时，防止内支撑工作面受降水影响，尽量减少淤泥中的含水量，避免因降水过多引起基坑周围土体过多沉降，造成周围市政管网和建筑物、构筑物的破坏，基坑降水应在24小时内值班，并定期检查。同时，应全程监测周围结构的变形和安全；此外，应提前进行降水。当混凝土强度达到设计要求时，应在开挖前7d进行排水，并确保水位低于该层土方的水平。

5.5基坑监测

每个监测项目的桩位移动控制值为±70.0mm，其他项目的控制值为±50.0mm。所有监测项目基本处于稳定状态，除管廊表面沉降略大于控制值外，其余项目均在控制值范围内。同时，开挖过程中地表及坡顶未发现明显裂缝，相邻地面及建筑物未发现明显裂缝。基坑支护和周边环境均处于安全状态，基坑支护施工基本达到预期效果。但要继续监测基坑，加强现场巡检。如果发现异常情况，应立即采取措施防止进一步的危险。

6结论

综上所述，在深基坑支护工程施工阶段是现阶段施工过程中的一个关键环节，在深基坑支护中，施工质量的好坏将直接影响到整个施工的安全稳定，从而在深基坑支护施工工程施工过程中起到支撑作用，需要尽可能地保证建筑工程设计的质量，只有在一定的合理性基础上设计方案，进行一系列深基坑支护施工过程，才能保证相关工作的顺利进行，并最大程度地提高施工项目的质量和效率。

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