学文网《广东土木与建筑杂志》2014年第七期
1基坑支护设计
1.1不同支护结构形式交界的连接处理当基坑支护结构由多种形式组成时，它们的分界处应采取可靠的连接措施，如交界两边的支护结构考虑一定重叠，确保连接处的结构强度或刚度分别高于两端支护结构，避免成为结构的薄弱环节。
1.2混凝土环形内支撑支护设计⑴结构特点①安全可靠；②由于土压力通过水平径向支撑小梁传给环形梁，将水平径向荷载有效转换为混凝土环形梁的轴向压力，充分发挥混凝土良好受压性能的同时，有效降低支护结构的体量；③环撑中空施工空间大，土方开挖与地下室结构施工方便，中空部分地下主体结构施工几乎可不受环撑的影响，环形内支撑拆除需待基坑全部周边内支撑均允许拆除时方可拆除，其内支撑拆除的灵活性比对撑或角撑较差。⑵适用范围①开挖深度较大，周边近距离有建筑物、管线和道路等，对位移控制要求较高；②基坑周边形状较方厚规整（局部可不太规则、较不便设对撑），整体呈方形或L形的情况；③特别说明的是对细长条形状的基坑，采用混凝土对撑较环撑更经济灵活。⑶环撑支护结构设计要点①形状较规整的方形基坑可采用单环撑，不规整的可考虑平面内组合多环撑体系；②多环组合时应注意在环与环之间位宜设置通长对撑，并充分考虑对撑的刚度和压弯稳定性；③放射支撑梁应尽量沿环撑的径向布置，角部可适当设置角撑和连系梁，但应注意角撑和连系梁的设置不宜对放射支撑梁的传力造成不利影响；④按JGJ120-2012要求，支承环撑的立柱内力计算需要考虑叠加10%的交汇于立柱的最大轴力设计值，由于环形支撑轴力较大，且受力情况与对撑不同，因此该值可考虑较大折减。
2基坑支护设计与施工实例
2.1某医院肿瘤中心2层地下室基坑支护工程该工程总建筑面积61293m2，钻孔灌注桩基础，地下室2层局部1层，基坑开挖深度11.4m（西侧）、12.4m（东侧）和7.3m（1层地下室），局部达13.0m。基坑支护按一级设计，采用钻孔灌注支护桩加2道环形内支撑（平面由外径86.4m的大圆环和外径36m的小圆环组成）支护结构；止水设计采用支护桩间加三管摆喷桩后加单排深层搅拌桩和2道封闭止水帷幕。基坑支护及止水帷幕局部平面如***1～2所示。基坑支护结构主要构件截面及配筋设计如下：外径86.4m大环梁截面800×2800；外径36m小环梁截面800×2000，其他支撑根据受力情况不同取800×（800，1000）、700×800不等。大环与两小环之间设置较大刚度的对撑，截面800×1300。环撑截面与配筋如***3。基坑支护施工流程如下：深层搅拌桩施工钻孔支护桩施工三管摆喷桩施工土方开挖至-3.10m（挖深2.9m），施工控制拆撑工况桩顶位移的钢管后锚杆后，施工冠梁和第1道内支撑待内支撑达到设计强度，土方开挖至-7.90m（挖深7.7m）第2道内支撑施工待内支撑达到设计强度，两层地下室部分土方开挖至设计标高负2层地下室底板及部分壁板施工回填土方并浇筑400mm钢筋混凝土回顶拆除第2道内支撑施工负1层地下室板土方回填夯实，浇筑400mm厚钢筋混凝土回顶拆除第1层内支撑负1层地下室壁板施工土方回填压实至室外地坪，如***4，施工结束。
2.2某商业中心3层地下室基坑支护工程该工程总建筑面积约12.7万m2，设有3层地下室，地下室周长约489m。开挖深度13.4m局部14.3m。基坑北侧为地铁隧道，东、南、西三侧均紧邻现状建筑物与道路；基坑西北角与地铁祖庙站采用地下通道连通，其与接口大堂基坑挖深9.8m，地下通道和大堂北侧为地铁隧道，埋深为地面以下约16.8m，西北侧地下通道和大堂基坑地下连续墙外壁距离地铁区间隧道结构外壁距离约0.8～2.9m。基坑支护按一级设计，采用800厚地下连续增加2道钢筋混凝土圆型内支撑支护结构方案，圆形内支撑外径达到112m。为避免连续墙施工对地铁隧道造成不利影响，与地铁连通的地下通道底部与部分大堂位置底部采用三管高压旋喷桩进行封底处理，桩底与墙底距离地铁隧道的垂直距离在地下通道位置不小于3.0m。基坑支护平面如***4所示。基坑支护结构主要构件截面及配筋设计如下：第1层内支撑环梁1000×2500，第2层内支撑环梁1100×3000。其他支撑根据受力情况不同取800×（1200，1000，800）和700×800不等。环支撑截面与配筋如***5所示。
2.3混凝土环形内支撑的拆除钢筋混凝土内支撑拆除综合考虑工期功效等因素，较适合选用爆破拆除，利用成熟的爆破技术安全、有效、高速地完成爆破拆除任务。环形内支撑拆除需待基坑全部周边的内支撑均允许拆除后进行，宜尽量按照对称爆破原则实施，内支撑爆破可分多个施工区段进行。在各区段内宜先爆破支撑小梁，再爆破环形梁，各区段内的环形梁应一次爆破完成，注意保证钢立柱的受力均衡，并控制暂未拆除的支撑构件不出现较大悬臂情况，考虑爆破后余下构件悬臂长度不超过1m为宜。
2.4施工经验总结⑴由于内支撑结构体量较大、周长很长，宜采用微膨胀混凝土，必须加强混凝土的养护。⑵坑内土方开挖在桩边保留一定宽度稳定土的前提下，中心土方可先行开挖和施工主体；周边保留的土必须等环形内支撑全部完成达到强度后方可下挖。⑶爆破拆除混凝土内支撑时，为避免较大混凝土碎块跌落楼板造成损伤，支撑拆除时下层混凝土结构需达到一定设计强度，环梁下宜铺钢板保护，环撑位置楼板下的模板支撑系统不得拆除或回顶牢固模板支撑，模板支撑系统设计应考虑该部分荷载的不利影响。
3结束语
上述两个基坑工程均顺利完成施工，没有对周边环境造成不利影响。根据支护结构变形与内力监测结果显示，肿瘤中心工程基坑支护桩的变形和内力情况与设计计算较吻合，环撑梁的应力较小，环撑梁未见明显开裂情况。由于这是首次挑战较大直径（外径86.4m）双层多环组合环形内支撑支护结构设计与施工，实践证明环撑梁的设计刚度稍微偏大。商业中心工程支护结构环梁直径达到了112m，根据肿瘤中心的设计与施工经验，环撑梁的截面设计刚度相对适当调降，第1道环撑梁截面仅取1000×2500，截面高度（2500mm）取值其外径86.4m的取值（2800mm）还低。监测结果显示环梁的内力较正常，支护结构的累计变形量明显大于肿瘤中心，第2道环梁的最大水平位移接近50mm，但混凝土也未发现明显开裂情况。经分析判断，这与环撑梁的周长太长等因素有关，其产生较大的结硬收缩、热胀冷缩等累计变形属正常现象。实施结果表明，环形内支撑支护结构利用混凝土结构受压性能好的特点，将水平径向荷载转换成环形钢筋混凝土结构的轴向受压荷载，受力合理，该支护结构工艺成熟、挡土位移控制达到预期、止水效果好、造价合理，有效确保基坑施工安全以及周边建（构）筑物、管线、道路的安全。特别是环形内支撑梁结构中空有较大灵活空间，对土方开挖与地下室结构施工十分有利。笔者希望通过本文将我们在深基坑支护结构应用混凝土环形内支撑的设计施工经验与同行进行交流学习，达到共同提高的目的。
作者：柯苹麦启明单位：佛山市新一建筑集团有限公司
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