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摘要：基坑支护安全关系到周边建筑物的安全，特别是一些超大型基坑支护工程，更是如此。本文根据工程实例，采取三轴搅拌桩加插 H 型钢围护结构+混凝土圈梁+型钢支撑+钢构柱结合，并对基坑支护与施工中存在难点进行阐述，提出解决措施，确保基坑支护安全可靠性。
关键词：基坑支护；施工难点；措施
一、工程概况
某建筑工程总建筑面积约89000m2，基坑开挖深度6.50 ～ 6.90m，开挖面积约14000m2。基坑东、北面为市政道路，如图 1 所示。
图 1 基坑围护结构平面示意
二、各土层物理力学
表 1 土层主要物理力学指标
土层 天然重度/ kN/m3 层底埋深/ m 比贯入阻力Ps/MPa 渗透系数K/（10-6cm/s） 黏聚力Ck/KPa 内摩擦角
静止侧压力系数 K0
灰黄色黏土 19.4 3.0 0.77 0.87 26 15.5 0.46
灰色淤泥质粉质黏土 18.1 6.0 1.13 7.00 8 12.5 0.70
灰色黏质粉土灰淤泥质粉质黏土 18.8 11.0 0.41 200.00 6 21.0 0.68
灰色淤泥质黏土 17.3 - - 5.00 9 10.0 0.72
灰色淤泥质黏土 17.1 18.0 0.47 0.90 11 8.0 0.72
灰色黏土 17.9 22.5 2.36 2.00 19 11.5 0.59
注：CK、为直剪固快峰值
三、基坑支护技术
（一）围护挡土止水结构
（1）基坑外侧沿上周边挖土0.9m，采用 1∶0.8放坡至圈梁顶标高，并沿基坑底周边与基础筏板之间设置Ф300mm厚素混凝土传力带。围护挡土止水结构采用Ф850mm三轴搅拌桩加插 H 型钢（SMW工法），局部深坑处采用Ф700mm 双轴搅拌桩加固，如图2所示。
图 2 围挡止水结构示意
（2）坡道处采用Ф700mm 双轴搅拌桩+土钉加固，土钉间距双向1000mm，长7.5m，搅拌桩长度沿坡道变化，深坑处补打1～2道土钉。喷射混凝土強度等级C20，分2次喷射，第1层厚30mm，第2层厚70mm。
（3）SMW 搅拌桩施工工序：测量放样→开挖沟槽→设置导向定位型钢→SMW搅拌机就位，校正复核桩机水平和垂直度→拌制水泥浆液，开启空压机，送浆至桩机钻头→钻头喷浆、气并切割土体下沉至设计桩底标高→钻头喷浆、气并提升至设计桩顶标高→H型钢垂直起吊，定位校核→H型钢垂直插入→型钢固定→型钢施工完毕→型钢回收。施工顺序采用单侧挤压式连接方式。
（二）支撑系统
（1）支撑形成原则：先支撑后挖土、先形成体系后受力、先节点可靠后受力、圈梁达到一定强度后受力。安装施工流程：挖土开沟槽→支撑安装→挖土→垫层→底板施工→结构施工→拆支撑→结束。
（2）型钢支撑采用1道双拼 H700×300×12×14，连杆采用H400×400×13×21、钢立柱由4根L125×12与4块 360mm×300mm×10mm 钢板组成，C30钢筋混凝土圈梁截面1200mm×800mm。
（3）换撑由设置在钢筋混凝土圈梁及基础筏板上的牛腿与 H400×400×13 ×12组成，间距13.5m。
（三）坑内预降水
采用16套轻型井点疏干浅层地下水，局部深坑处采用4套深井降水。基坑内水位降至设计标高（约需2 周）即可挖土，并逐套拆除。
四、施工难点与应对措施
（一）土方开挖与基础主体施工组织矛盾
基坑开挖应严格按照“时空效应”理论，分层、分段、分块挖土；先挖纵横对撑、再挖角撑；先撑后挖等要求。基坑土方开挖分 2 次进行，第1次挖深1.5m，第2次土方开挖至垫层上20cm。轴以北由南向北开挖，轴以南由北向南开挖。基础主体施工要求按、、区由北向南顺序进行。解决措施：二次土方开挖顺序为先挖、区，后挖区，为基础工程施工提供了条件，起到了化大为小的作用，削弱了长边效应。
（二）周边深坑土方开挖
周边深坑较多，并为灰色淤泥质粉质黏土，渗透系数相对较小，降水效果较差，在第2层土方开挖至预定标高时，产生塌方。对策：及时安装型钢对撑，打木桩支挡。
（三）土方开挖与工程桩倾斜
土方开挖中发生开挖面的高差失控及周边深坑塌方，在压力差作用下造成局部工程桩倾斜。对策：在基坑底层土开挖前，井点降水深度应在开挖面以下 0.5m 以上；在开挖过程中开挖面的高差控制在≤3m，按1∶1.5 放坡。
（四）基坑东南阴角处圈梁开裂
在挖土过程中发现2 号地块东南角阴角处圈梁出现裂缝，并扩大贯通。加固措施：在钢支撑部分抗弯薄弱部位增加 10 道连杆，增加整个支撑体系的抗变形能力及减小圈梁拐角处的集中受力，在圈梁有极大开裂隐患的两个拐角处，在原有圈梁上部重新浇筑一段600mm 厚圈梁，从而起到补强避免开裂的作用。在已开裂的阴角位置，除重新浇筑一段圈梁外，增加一块300mm 厚混凝土板，增加该拐角处圈梁的抗剪能力，如图 3 所示。
图 3 圈梁开裂处理措施
（五）轴以北3道对撑变形
图 4 对撑变形处理
轴以北区域挖土过程中，钢支撑 ZC1 东侧段发生弯曲事故。分析变形原因为挖土不按操作规程施工，挖土过程中钢立柱两侧土体高差过大，土压力不平衡对钢立柱产生强大的推力；挖掘机直接站在钢支撑上挖土作业，土体侧压力及挖掘机挖土时的动荷载直接沿垂直方向作用在支撑上，导致支撑垂直方向变形量过大，无法正常使用。处理措施：①该道弯曲支撑两端回填至支撑底标高，挖除钢立柱高侧土体，平衡两侧土压力；②对支撑弯曲区段进行补强，越过已弯曲区段加焊八字撑；③对加焊区段内圈梁进行补强，在原有圈梁上部绑扎钢筋、支模，浇筑第 2 道圈梁；在原有 3 道支撑的基础上，增加2道H700×300×13×24 双拼钢支撑。如图 4 所示。
五、施工监测结果
环境监测和围护结构监测结果表明，周围道路地下管线的变形正常、坑边建筑物累计沉降18～32mm、围护桩顶水平最大位移不大于 20mm。另外还进行了桩体深层位移、坑内外水位变化、支撑轴力等监测，保证了基坑安全和基础施工的顺利进行。
六、总结
1）三轴搅拌桩加插 H 型钢+混凝土圈梁+型钢支撑+钢构柱内支撑体系，有效了保证基坑正常施工，并具有速度快、噪声小、经济等优点。
2）科学合理的土方开挖方案满足基础工程施工组织要求，减少基坑的暴露时间与长边效应产生的应力集中，施工监测有效地指导了土方施工。
3）主体地下结构垫层与筏板及时跟进施工，对围护结构位移和坑底隆起起到控制作用。降低了工程风险。
4）挖机及土方车不得直接碾压支撑，须在支撑上覆土且铺设走道板，方可行走。钢支撑或钢立柱周围土体落差不大于1m，避免支撑变形。
作者简介：
卢荣誉（1986.06.05），男，汉族，河南省信阳市，学士学位，研究方向：岩土工程勘察设计。
关键词：基坑支护；施工难点；措施
一、工程概况
某建筑工程总建筑面积约89000m2，基坑开挖深度6.50 ～ 6.90m，开挖面积约14000m2。基坑东、北面为市政道路，如图 1 所示。
图 1 基坑围护结构平面示意
二、各土层物理力学
表 1 土层主要物理力学指标
土层 天然重度/ kN/m3 层底埋深/ m 比贯入阻力Ps/MPa 渗透系数K/（10-6cm/s） 黏聚力Ck/KPa 内摩擦角
静止侧压力系数 K0
灰黄色黏土 19.4 3.0 0.77 0.87 26 15.5 0.46
灰色淤泥质粉质黏土 18.1 6.0 1.13 7.00 8 12.5 0.70
灰色黏质粉土灰淤泥质粉质黏土 18.8 11.0 0.41 200.00 6 21.0 0.68
灰色淤泥质黏土 17.3 - - 5.00 9 10.0 0.72
灰色淤泥质黏土 17.1 18.0 0.47 0.90 11 8.0 0.72
灰色黏土 17.9 22.5 2.36 2.00 19 11.5 0.59
注：CK、为直剪固快峰值
三、基坑支护技术
（一）围护挡土止水结构
（1）基坑外侧沿上周边挖土0.9m，采用 1∶0.8放坡至圈梁顶标高，并沿基坑底周边与基础筏板之间设置Ф300mm厚素混凝土传力带。围护挡土止水结构采用Ф850mm三轴搅拌桩加插 H 型钢（SMW工法），局部深坑处采用Ф700mm 双轴搅拌桩加固，如图2所示。
图 2 围挡止水结构示意
（2）坡道处采用Ф700mm 双轴搅拌桩+土钉加固，土钉间距双向1000mm，长7.5m，搅拌桩长度沿坡道变化，深坑处补打1～2道土钉。喷射混凝土強度等级C20，分2次喷射，第1层厚30mm，第2层厚70mm。
（3）SMW 搅拌桩施工工序：测量放样→开挖沟槽→设置导向定位型钢→SMW搅拌机就位，校正复核桩机水平和垂直度→拌制水泥浆液，开启空压机，送浆至桩机钻头→钻头喷浆、气并切割土体下沉至设计桩底标高→钻头喷浆、气并提升至设计桩顶标高→H型钢垂直起吊，定位校核→H型钢垂直插入→型钢固定→型钢施工完毕→型钢回收。施工顺序采用单侧挤压式连接方式。
（二）支撑系统
（1）支撑形成原则：先支撑后挖土、先形成体系后受力、先节点可靠后受力、圈梁达到一定强度后受力。安装施工流程：挖土开沟槽→支撑安装→挖土→垫层→底板施工→结构施工→拆支撑→结束。
（2）型钢支撑采用1道双拼 H700×300×12×14，连杆采用H400×400×13×21、钢立柱由4根L125×12与4块 360mm×300mm×10mm 钢板组成，C30钢筋混凝土圈梁截面1200mm×800mm。
（3）换撑由设置在钢筋混凝土圈梁及基础筏板上的牛腿与 H400×400×13 ×12组成，间距13.5m。
（三）坑内预降水
采用16套轻型井点疏干浅层地下水，局部深坑处采用4套深井降水。基坑内水位降至设计标高（约需2 周）即可挖土，并逐套拆除。
四、施工难点与应对措施
（一）土方开挖与基础主体施工组织矛盾
基坑开挖应严格按照“时空效应”理论，分层、分段、分块挖土；先挖纵横对撑、再挖角撑；先撑后挖等要求。基坑土方开挖分 2 次进行，第1次挖深1.5m，第2次土方开挖至垫层上20cm。轴以北由南向北开挖，轴以南由北向南开挖。基础主体施工要求按、、区由北向南顺序进行。解决措施：二次土方开挖顺序为先挖、区，后挖区，为基础工程施工提供了条件，起到了化大为小的作用，削弱了长边效应。
（二）周边深坑土方开挖
周边深坑较多，并为灰色淤泥质粉质黏土，渗透系数相对较小，降水效果较差，在第2层土方开挖至预定标高时，产生塌方。对策：及时安装型钢对撑，打木桩支挡。
（三）土方开挖与工程桩倾斜
土方开挖中发生开挖面的高差失控及周边深坑塌方，在压力差作用下造成局部工程桩倾斜。对策：在基坑底层土开挖前，井点降水深度应在开挖面以下 0.5m 以上；在开挖过程中开挖面的高差控制在≤3m，按1∶1.5 放坡。
（四）基坑东南阴角处圈梁开裂
在挖土过程中发现2 号地块东南角阴角处圈梁出现裂缝，并扩大贯通。加固措施：在钢支撑部分抗弯薄弱部位增加 10 道连杆，增加整个支撑体系的抗变形能力及减小圈梁拐角处的集中受力，在圈梁有极大开裂隐患的两个拐角处，在原有圈梁上部重新浇筑一段600mm 厚圈梁，从而起到补强避免开裂的作用。在已开裂的阴角位置，除重新浇筑一段圈梁外，增加一块300mm 厚混凝土板，增加该拐角处圈梁的抗剪能力，如图 3 所示。
图 3 圈梁开裂处理措施
（五）轴以北3道对撑变形
图 4 对撑变形处理
轴以北区域挖土过程中，钢支撑 ZC1 东侧段发生弯曲事故。分析变形原因为挖土不按操作规程施工，挖土过程中钢立柱两侧土体高差过大，土压力不平衡对钢立柱产生强大的推力；挖掘机直接站在钢支撑上挖土作业，土体侧压力及挖掘机挖土时的动荷载直接沿垂直方向作用在支撑上，导致支撑垂直方向变形量过大，无法正常使用。处理措施：①该道弯曲支撑两端回填至支撑底标高，挖除钢立柱高侧土体，平衡两侧土压力；②对支撑弯曲区段进行补强，越过已弯曲区段加焊八字撑；③对加焊区段内圈梁进行补强，在原有圈梁上部绑扎钢筋、支模，浇筑第 2 道圈梁；在原有 3 道支撑的基础上，增加2道H700×300×13×24 双拼钢支撑。如图 4 所示。
五、施工监测结果
环境监测和围护结构监测结果表明，周围道路地下管线的变形正常、坑边建筑物累计沉降18～32mm、围护桩顶水平最大位移不大于 20mm。另外还进行了桩体深层位移、坑内外水位变化、支撑轴力等监测，保证了基坑安全和基础施工的顺利进行。
六、总结
1）三轴搅拌桩加插 H 型钢+混凝土圈梁+型钢支撑+钢构柱内支撑体系，有效了保证基坑正常施工，并具有速度快、噪声小、经济等优点。
2）科学合理的土方开挖方案满足基础工程施工组织要求，减少基坑的暴露时间与长边效应产生的应力集中，施工监测有效地指导了土方施工。
3）主体地下结构垫层与筏板及时跟进施工，对围护结构位移和坑底隆起起到控制作用。降低了工程风险。
4）挖机及土方车不得直接碾压支撑，须在支撑上覆土且铺设走道板，方可行走。钢支撑或钢立柱周围土体落差不大于1m，避免支撑变形。
作者简介：
卢荣誉（1986.06.05），男，汉族，河南省信阳市，学士学位，研究方向：岩土工程勘察设计。