基于多种支护方法的深基坑支护施工关键工艺

随着社会的发展和城市化进程的加快，高层和超高超建筑已经成为城市建设的主旋律，随之而来的是建筑基础的深基坑支护规模的不断增大。基于地域环境的不同，深基坑的施工方案和措施也不同，导致深基坑支护的施工的工序更加复杂，不管是工程设计还是建设施工都面临挑战。本文结合广州某区的项目建设，对深基坑多种支护方法进行研究，对其中的关键的施工工艺进行剖析，主要通过以下几个方面进行。
　　1、工程概况
　　该建设工程用地面积10464平方米，设计建筑2幢地上28、34层住宅楼（自编号：1#、2#），地下室设计为四层，总建筑面积97453平方米，其中地上68997平方米、地下28456平方米。20世纪90年代初已经建好两层地下室，原基坑支护为800地下连续墙，深度约20米。本次基坑施工，采用在原有地下连续墙内侧新施工800厚地下连续墙，新旧连续墙交接部分采用高压旋喷桩搭接止水，连续墙深度约25～35米，基坑开挖深度约18.7米，基础形式采用筏板加抗浮锚杆。
　　2、基坑支护总体工艺设计方案
　　2.1对原有结构的加固和完善
　　第一阶段的施工也算是准备阶段。①先是对冠梁进行加固。②按先后顺序分段拆除新地下室结构板周边需施工地下连续墙区域。（B2板每段15米长，1.5米宽;B1板每段4米长，1.5米宽范围，保留梁;B0板靠近侧壁位置1.5米全部拆除），再把内衬墙凿除掉。③施工挡墙连接B1板至B0板，回填中粗砂加8%水泥粉至B1板位置，强度稳定后再拆除连续墙与挡板间的B1板的梁板，继续回填同样材料至冠梁顶。循环拆除、换撑、回填，新地连墙楼板区域拆除顺序按逆时针方向从东北回到东南。④机械操作平台施工工序分两部分：钢立柱和平台梁板施工。施工平台梁支承在原结构墙柱及新增钢柱上，难度在于原来结构顶板梁柱的支点座与要搭建的平台梁的受力支座重合。
　　2.2地下连续墙施工
　　第二阶段地连墙的施工工序流程包括：施工准备→测量放样→导墙制作—槽段挖掘→铣槽质量检验→清沉渣放浆→下放挡板→吊装钢筋笼→设置砼导管→浇灌墙体砼→拔出挡板。
　　2.3拆除原结构以及进行前两道内支撑
　　第三阶段施工工序流程是：平台拆除→顶板拆除→钢立柱拆除→原结构立柱拆除→挡墙拆除→支脚手架→第一道支撑施工→拆除脚手架→B1板分段拆除→原立柱下部拆除→挡墙下步拆除→第二道支撑梁施工。
　　2.4第三道内支撑施工和土方开挖
　　第四阶段的施工工序流程是：第二道支撑梁施工→底板分段拆除→第三层土方开挖→第三道支撑腰梁施工→第四层土方开挖→垫层施工。坑顶全断面开挖整体挖土流程：①对原地下室B0层板实施拆除，开始第一道内支撑施工作业（8.40～6.25）;②拆除B1层，同时进行第二道内支撑施工（6.25～0.75）;③拆除底板、开挖负三层土方，进行第三道内支撑施工（1.25～-3.05）;④开挖地下四层土方（-3.05～-9.9）;⑤垫层施工（-9.9）（标高为绝对标高）。
　　3、基坑支护的关键工艺要点
　　3.1基础采用BIM技术筏板加抗浮锚杆的工艺。
　　3.1.1工艺概述
　　该项目因复杂的地质水文条件和敏感的地理位置，给施工工艺提出了太高的要求，该项目已经成为该区域难度最大的坑基工程之一。虽然工程方案已经达成一致，设定基础的支护采用筏板加抗浮锚杆工艺，但基于项目的重点、难点和风险，施工工艺必须突破传统的模式，项目专家一致同意在筏板加抗浮锚杆工艺中引进BIM技术。BIM技术的核心理念是以图纸和规范为基础，基坑开挖模型搭建的依据是现场划分的流水段，然后标注轴线与复杂基坑各自的上口线和下口线，把大小基坑、不同标高、电梯井的基坑断面尺寸绘制出来，根据基坑作业段的进展程度，将基坑进行若干施工段的划分，施行场地开挖，尽量缩减锚杆作业的空钻长度，提高锚杆的有效长度。搭建模型完成以后，分别将空心剪切前的模型和剪切后的模型进行体积提取，采用相减的方式求得挖方量;最后导入抗浮锚杆定位图与模型进行精准的绑定，然后发挥Revit的标注能力，把所有抗浮锚杆顶部高实施标注。
　　3.1.2 BIM技术下抗浮锚杆施工要点
　　按照技术流程，施工工艺的关键要点如下。第一，该施工的部署要根据锚杆受力直径、长度进行，利用BIM技术完成下面的工序：将锚杆编号并计算标高，跟踪作业进度、检测质量，对进度和质量出现的问题进行纠正;第二，将上面的流程计划交由现场操作人员按表组织施工，不仅进度加快，更缩短了工期、保证了质量，然后利用BIM技术第二次进行技术经营策划。
　　3.1.3生成二、三维开挖图
　　按照流程完成抗浮锚杆标高标注后，分段生成基坑模型的cad的二维图以及三维可视化模型图便分段形成，对施工进行指导，标准基坑的每一个拐点，利用全站仪实施放样，同时也要严格标准各平面的标高，然后依照二维和三维施工图，对基坑进行开挖。开挖过程中既要保证锚杆质量，又要满足垫层和防水层的要求，争取一次验收合格，降低返工率，加快了施工的进度，然后开始第三次技術经营策划。
　　基于本项目的施工资料信息繁杂，为了方便查看和携带，利用BIM技术，本施工工艺采用720°全景的模式，将一切施工数据信息融进二维码，大大提升了管理人员的管理和复核效率，也提升了施工的进度，对一些现场的技术难题得到及时有效的解决。
　　3.1.4复核偏差
　　完成基坑挖掘之后，管理人员要到现场进行实地测量，检查开挖是不是有偏差，产生的因素是什么，便于后续的整改和总结。如图1所示。 　　
　　3.1.5捡底工序
　　最后捡底利用人工，把多余的土方清理掉。
　　3.2深基坑支护施工难点和关键工艺
　　3.2.1存在的问题和难点
　　第一，因为负荷过大、挖掘深、地下水等因素，还有支护结构位移过大产生的基坑外整体滑坡、流土、渗漏或管涌等，导致整体缺乏稳固度。第二，倾覆性破坏。当抗倾覆力弱二倾覆力矩较大的时候，底部的某点支护结构就容易产生倾覆。第三、基坑隆起。基坑过深会造成坑底的黏土隆起，导致工程桩倾斜或断裂，引起支护整体失稳。第四、地下水问题。地下水会引起基坑的渗流破坏、管涌或突涌。第五、施工过程中的深基坑支护问题。为了减少施工对周围环境的危害，必须选择适合工程实际支护结构体系。第六，深基坑施工过程中存在的安全隐患。
　　3.2.2解决基坑问题的关键工艺
　　（1）施工前的控制措施
　　a.对地质报告认真分析。施工人员对地质水文的掌握情况，决定施工的质量。要根据挖掘深度不同的物力性能和地下水的情况，制定土方挖掘和支护结构和排水措施。b.了解周围的建（构）筑物。必须对周围建筑物是不是存在倾斜、裂缝等情况进行了解，对距离基坑近的地下管线和江边堤防采取保护措施。c.选择和确定施工方案。尤其注意基坑周边的堆载计算，正确可靠的施工方案，对施工过程的安全性是至关重要的。d.硬化处理基坑周围场地。硬化处理基坑周围场地范围内地面，是防范水害的最有效措施。e.监控措施对施工的意义是重大的，要建立系统的监测方案，贯彻“信息化施工”原则。
　　（2）正确选择施工材料。
　　混凝土的质量标准主要是耐用性和持久性。混凝土本身的强度并不会影响耐久性，影响混凝土整体质量的是裂缝，因此减少水分渗入、提升抗渗性、保障配置的标准，是解决这一问题的关键。
　　3.2.3地下水问题的解决
　　当管涌现象发生时，挖掘行动要停止，及时用堵漏材料进行处理，将坑内的水及时进行回灌，并对产生倾斜的建筑物加固。
　　3.2.4合理设计深基坑支护结构。
　　设计深坑施工时，必须对地质环境、附近环境、操作难度进行全面考虑。在进行围桩的设计时，要将施工进行多层次的比较，根据选择的支护技术进行优化选择。