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摘要：在现代建筑工程中，土方开挖是深基坑施工过程中的一项重要工序，挖土施工技术不仅关系到基坑工程的施工进度，还关系到基坑的安全。本文以某综合楼深基坑工程为例，对钢支撑安装、深井降水及有支撑下土方开挖技术进行了阐述，并对现场工程的监测作了简要说明，以期能为类似工程施工提供参考价值。
关键词：深基坑；钢支撑；围护施工；土方开挖；监测
引言
近年来，随着我国经济的发展和城市化进程的加快，各类建筑项目越来越多，深基坑开挖已成为普遍存在的形式。深基坑土方开挖过程是一个应力释放过程，施工不当会引起周边建筑物变形和破坏，道路开裂，地下管线断裂下沉、塌陷与破坏等，因此必须要做好深基坑土方开挖工作，尤其是在钢管内支撑下进行深基坑挖土施工，其技术具有一定的复杂性，所以更应该对钢管内支撑下深基坑挖土施工技术开展深入的分析与研究。基于此，本文就对钢管内支撑下深基坑挖土施工技术进行论述。
1 工程概况
综合楼基坑围护结构为SMW工法桩，采用单排φ650mm@900mm三轴搅拌桩+H500×300×11×18型钢，有效桩长18m；内插H500×300×11×18型钢，“一插一”，间距0.45m，型钢长18.0m.作为基坑围护挡土体系，内设1道φ609mm×16mm水平钢管支撑（见图1）。φ650mm@900mm三轴搅拌桩，水泥掺入量为20%，水灰比为1.8，采用42.5级普通硅酸盐水泥。三轴水泥土搅拌桩28d无侧限抗压强度标准值≥0.6MPa。钢筋混凝土圈梁采用C30混凝土。
钢支撑安装采用开槽架设。如果支撑顶面必须运行挖土机械，支撑顶面的安装标高必须低于坑内土面30cm。钢支撑与基坑土之间的空隙应填实，且架设走道板，严禁在底部掏空的支撑构件上行走。所有钢构件必须挺直、平整。支撑安装完毕后应及时检查各节点的连接状况，确认符合后方可施加预应力（500kN/根）。基坑内立柱采用440mm×440mm钢格构柱，钢格构柱下采用φ800mm钻孔灌注桩作为基础，钢支撑和立柱安装经验收后方可开挖土方（见图2）。
2 支撑围护施工
2.1 压顶梁
根据施工条件，先将基坑外表层土开挖至场地标高-0.55m，基坑内开挖至-0.35m。依据压顶梁顶标高-0.75m及尺寸1200mm×800mm人凿桩头，人工破桩后绑扎压顶梁钢筋，绑扎采用机械连接，不得搭接。钢筋绑扎完成后支模，模板采用14mm厚竹胶板，主楞采用40mm×90mm方木。模板安装加固前钢支撑预埋件就位。
2.2 水平钢支撑
钢管支撑分节制作，每节标准长6m，管节间采用法兰盘高强螺栓连接，钢管支撑端部（仅一端）设预加轴力装置。纵横钢管以及钢管与竖向格构柱的节点连接采用钢支架十字节连接，钢支撑构造见图3。
钢管支撑运送到基坑里提前拼装，基坑内按照钢管支撑底标高-1.75m开挖钢管槽，在压顶梁处开挖1.5m×1.7m基槽，以便钢支撑安装。及时用挖掘机配合吊装安设钢管横撑，通过特制的液压千斤顶对钢管支撑活动端部施加设计轴力（500kN）的预加力，再用锰钢特制的楔形隼子塞紧，取下千斤顶。钢支撑的安装和预应力的施加控制在16h以内，充分利用其时空效应。
3 深井降水与土方开挖
3.1 深井降水
根据地质条件、基坑开挖及基础底板结构施工的要求，工程降水采用φ125mm（h=12m）共25口疏干井进行降水疏干，并设置2口同规格的观测井进行降水效果验证。
3.2 土方开挖
开挖前降水须运行15d以上，待围护结构及顶部压顶梁达到设计强度，监测数据显示地下水位已低于挖土面1m，且土方开挖令签发后，方可进行土方开挖。
本基坑土方为有支护开挖，钢管支撑整个施工平面，形成方格网形状。土方开挖前，须将水平钢管支撑槽覆土回填，保证钢管支撑顶有50cm的覆土保护厚度。为避免钢管支撑的扰动，防止基坑变形，确保围护结构的安全性、稳定性，在基坑内开挖土面上铺设20mm厚的钢板，供挖掘机操作、运土车行走。
根据基坑支撑方案（钢管水平支撑）及井点降水措施，土方开挖时挖机应采用接力式向外传递挖土，钢支撑下分块、分层、分段进行开挖。根据现场实际情况，土方开挖总体方向由东向西，基坑分层开挖厚度≤5m，临时边坡坡度（开挖面坡度）≤1：1.5；高度＞5m时，应二级放坡。坑底以上30cm土方应采取人工修底的方式挖除，防止坑底土体扰动（见图4）。
以围护结构达到设计强度和监测结果指导施工。采用机械挖土，人工配合清除桩。井点管、格构柱、工程桩周围预留200mm，坑底预留300mm厚的土方用人工铲除，自卸汽车运土，全部弃土外运。基坑表层土采用标准挖机大开挖，平面开挖顺序按设计分块执行。底部标准挖机无法施工时，将0.5m3小挖机吊入坑内。
挖土过程中，预留边坡为满足稳定性要求，各层的坡角处设明沟和集水井，配足水泵，及时排除积水，以防雨水随意流淌和长期浸泡基坑。遇强降雨时，及时对土坡采取遮挡措施，防止土方坍塌。挖土过程中严格控制标高，特别是基坑底不得超挖。施工中加强指挥，工程桩、井点管等周围的土方机械无法作业，可人工清理到挖机工作范围内，严禁机械碰撞。工程桩的余桩及时截断破除后，随土方一起运走。最下层土方完成一块就浇筑一块垫层，避免坑底长时间暴露。
分层、分块、对称挖土是减少基坑变形和保持稳定的重要措施，施工时统一部署，做到对称开挖，使基坑围护结构受力均匀。强调施工计划的严肃性，按期完成既定计划，以免打乱整个施工计划，危及基坑安全。
4 监测
在围护结构和土体加固施工期间，由于土体应力平衡受到破坏，会对周边的建（构）筑物、道路及管线产生一定的影响，因此必须周期性地进行观测，如发现隐患，根据监测结果对应地调整施工方案，确保建筑物、道路及地下管线的安全运营和正常使用。土方开挖后的基坑监测结果见表1。
在基坑开挖过程中，由于地质条件、荷载情况、材料性质、施工工况和外界其他因素的影响，加之理论预测值尚不能准确、全面、充分地反映工程的各种变化，所以有计划地进行现场工程监测十分必要。
5 施工中应注意的问题
（1）对于基坑面积较大的深基坑，纵、横向较长的水平钢支撑应设置在同一平面，以便水平钢支撑形成一个方格网，每个方格网为网架结构，减少单根钢支撑的长细比，使支撑的整体安全性较好。
（2）钢支撑下进行土方开挖前，先需预留高出钢管支撑500mm的土方，再开槽安装钢支撑，完成后进行覆土、垫钢板保护，这样可以在保护好的钢支撑上通车。整个土方从一端开挖，以缩短施工周期，减少基底暴露时间，同时也提高机械效率，降低施工成本。
6 结语
综上所述，本基坑工程根据支撑方案（钢管水平支撑）及井点降水措施，土方开挖时挖机采用接力式向外传递挖土，钢支撑下分块、分层、分段进行开挖，施工时统一部署，精细施工，有计划地进行监测，可使施工过程安全、快速、经济，基坑稳定性良好。本方案的成功使用，对于类似深基坑工程施工具有一定的借鉴意义。
参考文献：
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[2] 王磊.深基坑土方开挖的施工技术[J].建筑工程技术与设计.2015（12）
[3] 李明.复杂环境条件下的深基坑内支撑施工技术[J].上海建设科技.2016（1）
论文作者:黄文科
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/23
标签：基坑论文; 土方论文; 钢管论文; 深基坑论文; 工程论文; 标高论文; 结构论文; 《基层建设》2017年5期论文;