刍议超大混凝土圆环内支撑在深基坑工程中的应用

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【摘 要】伴随着我国地下建筑不断大规模的开发，为了能够有效地利用城市的地下空间，深基坑工程项目也逐渐增多，建筑基坑的面积也逐渐增大，其深度也逐渐加大，并且具有多层的地下室。本文笔者就以超大混凝土圆环内支撑在深基坑工程中的应用进行研究和分析，结合相关的工程实例，就超大混凝土圆环内撑技术进行详细地阐述。

【关键词】深基坑；应用；超大混凝土；圆环内支撑

在超大面积的深基坑中，通常采用的是混凝土内支撑，其支撑常用的形式为椭圆、抛物线圆支撑、圆环、对撑结合角撑边桁架等，其中内支撑的系统主要有两种，即钢支撑体系与钢筋混凝土支撑体系，由于深基坑工程的工期比较紧，其周边的环境又较为复杂，其施工场地狭小及其土地的使用范围受限，导致深基坑工程一般使用的围护结构为板式围护体系与内支撑相结合的方式。针对这些情况，本文就结合相关的工程实例，就超大混凝土圆环内支撑在深基坑中的应用进行具体地介绍。

1 工程实例简述

1.1 项目的概况

该工程位于深圳市宝安区沙井镇后亭村附近，场地周围有民宅建筑和城中村道管线，其交通便利。建筑物是4栋33层的商住楼并配套幼儿园，其中商住楼设置二层地下室，其场地的用地面积为21501m2，建筑物的总面积为169135m2。

1.2 基坑概况

1.2.1 基坑的底标高：该基坑±0.00=绝对标高2.90m，二层地下室，按照主体设计院所提供的相关资料，基坑的高程是-5.60m，4栋塔楼的下承台加深为1.20m，由于4栋塔楼距离基坑底的边线大约10.00mm，其塔楼下承台的局部加深为1.2m，对于整个基坑的影响不是很大，对此在该阶段不予以考虑。

1.2.2 基坑顶标高：若相对于设计地面标高而言，地面的实际标高要较高的话，则按照基坑地面设计标高来明确基坑顶标高；若地面实际标高比设计地面标高低的话，则应该取实际地面标高。

1.2.3 综合考虑施工的空间以及其经济性，将地下室外边线外扩大约1.5m作为基坑的开挖底边线。基坑的规模：基坑顶的标高在2.06―2.90m，其基坑的深度大约为7.60―8.00m，其基坑的面积大约是16629.6m2，基坑的周长为528.9m。

1.3 周边环境的概况

1.3.1 基坑的东侧：与大浦北路相邻，地下室外墙与大浦北路之间的距离大约为18m，该侧的地下管线主要分布在道路的东侧，在这其中有一条供水管从南至北的贯穿场地，并且有一道1500*800雨水涵道从东侧中部经过场地内进入到北侧。因此，在施工之前，应该把这两条管线迁移或者废除。

1.3.2 基坑的北侧：其北侧是村内的水泥道路，其外侧是2―3民宅，同时地下室外墙和民宅一半之间的距离大于14m。

1.3.3 基坑的西侧：其西侧整个为村民住宅，通常2―3层， 较为远处的位置为7―8层，并且拟建与正在建的民宅有两处，其层高大于10层，很可能采用了桩基础。在该侧没有交通道路，其民宅的最近处和地下室边线的距离超过12m。

1.3.4 基坑的南侧：南侧的西北部分是本项目所规划项目之一幼儿园，其当前为空地；南侧东半部分是村内道路，其宽度大约为12m，在道路以南大约有5层民宅。

基坑支护平面示意图、典型剖面示意图如下：

2 超大混凝土圆环内支撑的应用

2.1 特点

2.1.1 材料优点的发挥。

在深基坑工程施工过程中，由于其基坑的深度比较大，其挡土结构水平压力比较大，因此钢筋混凝土的支撑表现通常以水平受压为主。因钢筋混凝土支撑和钢支撑不同，其自身具有变形小特点，再加上通过加大支撑界面与利用配筋等方法，能够有效增强钢筋混凝土自身支撑的强度。同时用于支撑作用的混凝土可充分发挥其材料自身变形小与刚度大等受力特性，在一定程度可以确保地下室的施工和基础施工以及周边邻近建筑物（民宅大多浅基础）、道路和地下管线等公共设施的安全。

2.1.2 土方挖运速度的加快。

在软地基深基坑施工的时候，采用钢筋混凝土支撑体系，由于它的跨度大，尤其是采用圆环拱形钢筋混凝土内支撑形式，基坑内的平面就会成为一个大面积无支撑的空旷，其空旷面积能达到整个基坑面积的65%―75%，成为一个开阔的工作面，符合挖土机械回转半径的相关要求，便于多台大型挖土机械的运转作业。同时在基坑内，还能留坡道让运土车直接驶入到基坑中装土，通过逐层开挖，最后只需利用吊土机将剩余小量土方用吊起即可。其挖土的速度能够提高三倍以上，有效缩短了土方施工的工期，同时在一定程度上有利于基坑挡土结构变形的时效控制和缩短基坑内的降水时间，确保邻近建筑物的安全。

2.1.3 减少工程造价。

采用大跨度钢筋混凝土内支撑梁或者圆环拱形钢筋混凝土内支撑形式，不仅材料便宜，同时还节省了其它支撑结构（比如钢结构）一次性投入的资金。此外，采用机械化方式来挖土，可提高工效，获得较为明显的经济效益。

2.1.4 不受周边场地不足的限制。

如果基坑周边狭窄或没有用于通道的场地，也不会影响钢筋混凝土支撑的施工，在没有大型机械（如吊机〕和没有周边道路的情况下，也可进行支撑梁的钢筋混凝土施工。在设计允许的情况下，可以借用支撑梁格构上搭设平台和施工便道，用以堆放材料、安装施工机械设备、输送混凝土和布设电缆等，以便于地下室和基础施工。

2.2 应用的范围

第一，适用于软地基深基坑超深地下室的基坑施工，或者基坑附近埋有管线、周边建筑物比较接近、 土方工期比较紧迫或者对于环保要求比较高的基坑施工；第二，适用于吊机不能到位实施支撑吊装的基坑施工，允许爆破的任何基础；第三，适用于基坑周围场地较为狭窄，缺乏作为机械设备与材料的相应推放场地。

2.3 工艺原理

在护壁挡土结构完成后，开挖基坑土方的时候，基坑周围的土体必然会产生一种压力作用于基坑支护结构上，同时其力的方向类似于水平，其力大小主要取决于不同土质自身的压力值，而这种水平压力经过对护壁结构的作用就会传递到钢筋混凝土的围檩梁，接着经过支撑系统将力集中于钢筋混凝土的支撑梁上去，充分利用混凝土自身的较强的抗压强度，同时将支撑梁设计成为基坑内的一种对撑形式，成为大小相等、互相抵消且方向相反的力，形成一个稳定的支撑体系，其中每跨的宽度与支撑桩的距离，应该通过地下室基础桩的实际分布、支撑配筋情况、支撑受力大小、自重、稳定性以及支撑截面等来明确。

2.4 圆环支撑受力和计算分析

由于圆环支撑要承受来自于杆件所传的土压力，同时还要承受上部泵车、渣土车和挖机等各种竖向荷载。圆环支撑受力的情况主要为轴向压力与两个方向上偏心弯矩，因此，在计算过程中，可以按照正截面的承载力来计算其基本假定，根据双向偏心压弯杆件，来计算正截面承载力。

2.5 施工要点

2.5.1 支撑桩的施工：该施工环节可以与支护结构施工的同时进行，或者在支护结构施工技术以后再来施工，其施工方法为钻孔桩，在支护结构强度达到要求的前提下，方可进行第一层土方的开挖，同时紧跟着进行钢筋混凝土支撑施工。

2.5.2 在护壁结构施工过程中，应该考虑支撑点自身的位置，若支撑点设置在支护顶压顶帽梁的时候，其顶上必须要相应的加长预留钢筋，将其作为浇筑支护顶压顶帽梁的锚筋；若支撑点设置在支护上的某个标高位置的时候，应该在该位置预埋相应的钢筋，在挖土方暴露以后，应该将该标高处的混凝土清理干净，同时还要拉出预埋钢筋并进行伸直，将其用以锚进入到围檩梁内。此外，钢筋混凝土土支撑桩也可采用同一种方法来预留或者预埋钢筋。

2.5.3 和围檩梁相接触的支护壁位置，应该凿毛清理，以此确保围檩梁和护壁之间的紧密衔接。在进行钢筋混凝土支撑梁与围檩梁底模施工的时候，可利用基坑原土来进行填平夯实并且加覆盖尼龙薄膜，同时也可采用铺设油毛毡、铺筑板或者浇筑素混凝土垫层等方法，通过测量防线以后，再进行钢筋的绑扎，最后来进行测模板的安装。

3 结论

虽然该工程周围的环境情况比较复杂，但是就其实际应用情况来看，圆环钢筋混凝土的内支撑体系的受力较好，其整体的刚度比较好，坑内空间大，能够有效避让主体结构，使得建筑主体结构的施工进度得到了保证，并且对于保护基坑周围的环境有着很好的效果。

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