深基坑内支撑与结构一体化施工工法

【摘要】：本工法重点讲述深基坑内支撑与结构一体化施工工法，其中以整个基坑的土方开挖为主线，对支护、帷幕、降水、支撑施工及设计方案进行分析。

【关键词】：内支撑施工工法半逆施工

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1.前言

随着我国经济建设的高速发展，大规模的高层建筑地下室、地下商场的建设和大规模的市政工程如地下停车场、大型地铁站、地下变电站、大型排水及污水处理系统等的施工都面临深基坑工程。近年来，我国的深基坑呈现出新的特点，主要表现为：基坑的规模越来越大，主楼与裙楼连成一片，大面积的地下车库、地下休闲中心一体化开发的模式频频出现使得面积在10000~50000㎡的深基坑越来越多；基坑的开挖深度越来越大，开挖深度达到20~30m的基坑越来越多；基坑场地紧凑，有些建筑紧贴红线，使得建筑基坑周边几无施工场地；基坑周边环境复杂敏感，邻近大量管线、建筑及地铁构筑物。由于功能要求日益复杂、支护体系种类繁多，各种施工工艺的联合使用，其复杂程度对深基坑的设计与施工提出诸多挑战性问题。

浅基坑可进行放坡开挖，对于深基坑特别是不具备放坡开挖条件的基坑，必须在开挖过程中加设竖向及水平支撑，水平支撑可分为仅在基坑施工过程中存在后期进行拆除的临时支撑及与主体水平结构全面结合的一体化内支撑。

2.工法特点

2.1占用场地很小，适用于毗邻建筑多而近，且周围施工地界极其狭窄的工程

2.2水平支撑结构在支护作用完成后不需要拆除，并成为永久结构的一部分，可大幅度降低工程造价，缩短施工工期

2.3水平结构由上向下逆向施工，且基坑中央预留有足够大的空间，使主要竖向工程结构可以正向施工，保证工程整体的内在质量。

3.适用范围

本工法适用于大面积地下工程、大深度的地下工程、复杂形状的地下工程、周边状况苛刻，对环境要求很高的地下工程、作业空间较小和上部结构要求紧迫的地下工程。

4.工艺原理

（一）概述

在深基坑支护施工中，均在非水平工程结构标高位置处设置水平支撑，因此每当工程结构施工至水平支撑附近时，就必须拆除这道水平支撑。这使得工程的工序繁琐，而且造成大量的工程材料浪费。本工法将水平支撑设置于水平工程结构标高位置处，且水平支撑的设计必须满足所覆盖部分的水平工程结构使用功能的要求，即利用水平结构的一部分替代水平支撑结构，与传统支护方式不同的是，当地下结构施工至支撑位置时，不需要拆除水平支撑，只需要将水平支撑外的水平结构按照正常顺序施工完毕即可。特别是基坑中央预留足够的空间，使得周楼地下结构能够顺做施工，从而保证工程结构的整体质量。

（二）竖向支护结构

竖向支护结构采用地下连续墙兼做止水帷幕及地下室结构外墙。地下连续墙的构造设计与施工应符合《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）的规定。

（三）水平结构的利用

地下结构中，负一层及负一层以下的各层结构的裙房部分及基础底板均可作为水平支护结构，施工时由上向下逆向施工，基坑中央预留足够的空间，保证主楼底板向上顺做施工。

基坑中央预留孔洞的原则：在一个平面内开设的孔越小，在孔周围集中应力越小。在考虑支护安全的情况下，我们希望将圆孔直径越小越好，以便取得较好的受力效果。但这将造成大部分主体结构不能由下向上顺做施工，只能分层采取逆作法，必定会影响主体结构的整体受力性。因此孔洞最小界限应保证主体结构的完整性，并且能够整体顺做施工。孔洞边缘设置钢筋混凝土圆环梁，保证结构边缘应力分布的均匀性，确保结构安全。

水平结构与竖向结构结合部的设计。水平结构与竖向结构结合部的连接方法直接影响两受力结构之间的传力效果。实践证明，采用钢筋混凝土边梁连接水平结构与竖向结构的方法，传力效果好，结构稳固可靠。具体构造做法为，在施工地下连续墙时在支撑板标高位置预埋多排一级钢筋，在水平支撑施工阶段，将地连墙中预埋的钢筋调直并锚如边梁内，支撑板钢筋锚入边梁内，形成整体。

垂直支撑的设置：水平支撑结构的自重较大、而且跨度也很大，承受水平荷载时容易失稳而破坏。因此必须设置足够的垂直支撑，垂直支撑可采用格构柱，上端锚入水平支撑结构内，下端锚入灌注桩内。

基础底板防水：采用边逆中顺逆作法施工工艺时，基础结构与竖向支护结构相互连接在一起，不具备做基础外防水的条件，因此基础结构防水必须采用混凝土自防水。为防止地连墙地连墙薄弱环节渗水，在地连墙接缝处设置壁柱，在地连墙和内衬墙之间设置导流槽，利用排水管将水有组织的导入集水坑内，底板底部不做防水处理，采用抗渗混凝土，在底板顶部涂刷防水涂料。

5.工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

本工法施工工艺流程如下（以地下四层基础支护工程为例）：

深基坑内支撑与结构一体化施工工艺流程图

详细工艺流程如下：

5.2操作要点

5.2.1降水工程

基坑采用封闭式降水，利用地下连续墙及高压旋喷桩基坑外潜水及承压水，在基坑内布置浅层疏干井、深层疏干井、备用减压井，在基坑（地连墙）外布置潜水观测井及承压水观测井，观测基坑外部水位变化情况，通过外部观测井的观测数据及时地连墙及高压旋喷桩的封闭止水效果，若基坑外部水位变化异常则表示地连墙或高压旋喷桩局部出现渗漏，以便及时采取措施对渗漏部位进行封堵。降水井施工完毕后先进行预降水，待坑内水位降至第一层土方底部一米以下部位时进行第一层土方开挖，每层土方开挖前必须保证基坑内水位位于土方开挖面以下一米的位置。随着土方开挖的进行，分层降水。疏干井、减压井的布置应依据不同的土质、地下水位等情况，做出相应的基坑涌水量计算，确定降水系统的降水方法和设备数量，确保降水工程可靠、经济、高效。

5.2.2土方工程

深基坑土方开挖必须根据基坑的平面形状及周围道路的情况选择合适的位置设置出土栈桥，出土栈桥可设置为钢栈桥及钢筋混凝土栈桥，出土栈桥坡度一般控制在1:6~1:8，出土栈桥必须随着基坑土方开挖的进度逐步加设斜撑，保证栈桥安全。土方工程必须依据水平支撑的设计荷载和受力特性，制定科学、安全、高效的施工方案，施工方案必须经过专家论证，施工过程严格按照施工方案进行，要分层、对称、均匀的释放坑边土体荷载，避免局部荷载完全释放，使支护结构的局部受到局部突变荷载，从而造成支护结构突然破坏，给过程带来不必要的经济损失。支撑下部的土方必须在水平支撑施工完毕且混凝土强度达到设计强度的80%后方可掏挖支撑下部土方。另外，基坑边缘的堆载及动载(如过往载重车辆、起重机等)必须符合设计要求，避免因超载引起支护结构破坏。

5.2.3支撑结构施工

水平支撑结构可根据实际情况设计为梁板体系或无梁楼盖，基坑中部开孔部位必须设置闭合的环梁，以保证水平支撑能够抵御支撑应力。将土方开挖至支撑板垫层底，浇筑混凝土垫层，利用地胎膜进行支撑施工，在垫层上施工隔离层，以保证支撑板与混凝土垫层的顺利脱离。垫层达到强度后，在垫层上分层涂刷总厚度为5mm的防水腻子隔离层，经过项目的多次试验、隔离效果良好，支撑板结构与混凝土垫层顺利脱离。

5.2.4水平支撑结构与格构柱的连接

因支撑板钢筋设置较密，支撑范围内设置大量的临时支撑格构柱，为保证支撑的安全、支撑（梁）板的钢筋必须全部穿越格构柱，为解决格构柱（角钢）与钢筋穿越的矛盾，一般采取以下方式解决：板钢筋一般采取穿孔通过及焊接传力钢板通过，穿孔需要征得设计同意并采取补强措施，梁钢筋一般采取加腋通过（详见图3）。