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【摘 要】 在大型坑基的施工中，坑基支护的设计和施工与常规坑基有明显的区别，不恰当的施工方法都会给施工带来不必要的麻烦，通过分析一些工程案例对大型坑基支护中的技术优化，分别从施工技术方面和管理方式两个方面进行优化。大型坑基的支护中分块施工经常用到，着重探讨分块施工的技术要点，综合考虑坑基的变形和周边环境的变化等安全要素。
【关键词】 大型坑基;支护;分块施工
高层建筑由于建筑高度高，建筑规模大，所以对于坑基的要求也就更深，大型的坑基才能够作为上层建设的重要安全保障。一般来说面积在10000平方米以上我们就成为大型坑基，坑基开挖的深度在10米以上。这种大型的坑基的建设对于坑基支护的施工提出了更加严格的要求和技术挑战。在施工建设中由于是连续型作业，为了加快施工的进程就要采用分块施工的办法，充分发挥坑基中支护的作用，所以对于坑基中支护的设计进行改进和优化有很大的实际效益。
1 工程案例
本案例位于城西，坑基面积在15000平方米，开挖坑基深度为15米，地下三层，整体使用混凝土结构，主坑区由4道支撑钢结构，支护中使用对位支撑和角度配合支撑，施工中地下室的设计中采用了顺作方法，换支护时使用基础底板。根据坑基的情况，设计初期预期施工时间为27天，这是施工中一个重要的问题，施工工期过长，在进入下一道工序时要停工等的时间长，不利于整体的施工要求，所以前期的研究设计中在确保坑基周边环境的条件下，采用分块开挖分别支撑的方法，通过流水式的施工原理来加快工期，减少施工的投入，尽量使施工是一次性的作业和投入。
整个基坑采用钻孔灌注桩加一层混凝土支撑支护，钻孔灌注桩外侧设一排三轴深搅桩挡土止水，三轴深搅桩φ850@1200;MA段钻孔灌注桩外侧采用高压旋喷桩止水，高压旋喷桩φ800@500。如（图一）与（图二）所示：
图1
图2
2 工程施工
2.1坑基支撑
在本次案例施工中整个支撑体系为一道钢筋混凝土支撑，混凝土等级C30，支撑中心标高为-1.70m。三角支撑平面较繁杂，挖土至支撑底标高后铺设100厚C15素混凝土垫层，并铺设油毯隔离。支撑混凝土需连续浇筑，不得设缝;圈梁、支撑混凝土在48小时内浇筑完毕。按无声破碎的支撑拆除方案预留破碎孔。
支撑的规格是支撑截面尺寸偏差≤5㎜;支撑水平轴线偏差≤30㎜;支撑中心标高偏差≤30㎜;支撑挠曲度≤支撑长度/1000。围檩及三角支撑在高层开挖前25天做完，以确定保证整个支撑有足够强度抵抗基坑变形。
支护的钢结构是立柱采用φ377×10钢管立柱，立柱桩采用直径为800㎜的钻孔灌注桩，混凝土强度等级为C30，水下提高一级。立柱桩的施工工艺与方法同围护钻孔灌注桩，施工中主要控制好钢管立柱与钢筋笼主筋的焊接牢固，每隔500㎜进行焊接一次，钢管立柱入桩深度不小于2500㎜，同时控制好钢格构柱的上口标高与垂直度。与地下室底板相交处设置2道止水钢板。
2.2坑基降水问题
坑基施工中降排水是一个关键的步骤，基坑降排水的好差将直接影响基坑的施工，本工程土方开挖前进行基坑预降水，施工中采用7口管井井径φ800，下入φ360/300水泥井管深井的降水方式。
一般情况下水泵置于设计深度，控制吸水泵的位置，水泵吸水口应始终保持在动水位以下，整个基坑内降水井内水位必须位于坑底下一米左右。对局部电梯深坑处采用轻型井点配合降水，以达到土方开挖的要求。另外还可以采用其他的安全辅助措施，为确保降水安全，基坑外设置水位观测孔。
普遍挖土深度为-8.752m，消防电梯集水坑底标高为-10.893m，总挖方量34708.36m3。投入了2台EX210反铲式液压型大挖机和2台PC100反铲式液压型小挖机。采用分层盆式方式开挖，由西向东进行，从东南角收头出土。
土方开挖以后浇带为界为成二个区域，如此将大基坑分成二个小基坑进行分区施工和管理协调，从而保证每日必需的出土量，确保土方开挖和支撑施工的按期完成。以混凝土支撑底标高为界分成二层：第一层为开挖施工围檩与支撑用沟槽（标高-2.15，含垫层100㎜）;第二层为正式基坑土方开挖（标高-2.15～-9.35）。第二层土方分四次进行。应及时组织验槽，并24小时内浇筑垫层混凝土。
在坑基的监测中，信息法施工是深基坑支护新技术的一个特点，为了保证基坑安全，确保工程顺利进行又不影响周围建筑物及市政设施，因此进行了专业监测委托。监测包括：a.压顶的水平与垂直位移;钻孔灌注桩的桩身变形——测斜。b.支撑轴力、立柱的水平及垂直位移;地下管线的水平位移及沉降。c.相邻的地面建筑物与道路的沉降;坑内外的地下水位。最终的监测数值均未超出报警界限（最大变形>30mm;沉降速率>3㎜/day;地下水位变化>500㎜），基坑安全。实验台为三向加载，最大围压为2400kN，维持平面变形的垂压为6000kN，各向可同时加载。
3 工程参数分析
因为模型最大允许尺寸是1×1×0.3m，因而巷道直径取0.2m，则几何相似比L=20。最大模仿范畴是20×20×6m的岩体。这个数值被称为是坑基参数中的几何比值。因为模型仅能模仿20m范畴内的岩体，其自重的影响和其它环境的影响相比是很小的，所以自重可以忽略不计。因而，强度相似比m按实践资料的强度来确定，容重相似比y取1.47。依据实验环境和模仿参数，思忖到眼前模仿技能完成的可能性，对模型材料配比进行选取的具体参数见下表1所示。
表1 模型材料配比表
配比号 岩石 砂子（kg） 石膏（kg） 碳酸钙（kg） 加水重（kg） 强度（MPa） 实际强度（MPa）
1 砂石 1.642 0.564 0.187 0.222 3.2 61.0 2 砂页岩 1.572 0.21 0.156 0.209 2.6 49.0
3 页岩 1.853 0.134 0.14 0.243 1.72 35.1
4 煤 1.781 0.151 0.231 0.243 1.34 25.7
3.1支护强度中底板石的作用
在采准巷道中，底板岩石强度对于支架的正当选型起着非常主要的作用。工程案例中3号、4号、5号、8号和11号模型主要是用于模仿巷道顶部为煤层而底板为砂页岩以及巷道的底板为煤层而顶部为砂页岩这两种不同的情况。
3.2坑基支护在不同条件下的对比
4号、9号和11号模型围岩的环境彻底相反，4号模型是梯形刚性支架，7号模型是全长锚固式的锚杆支架，11号模型是半圆形可缩支架。同样外载环境下，4号模型的顶底板位移量均值为7号模型的3.6倍，4号模型的顶底板位移量均值为11号模型的5.1倍，7号模型的巷道顶底板位移量均值为11号模型的1.5倍。
3.3不同稳定性情况下的支护比较
3号、6号和10号模型顶底板岩石环境相同，直接顶和直接底都是砂页岩，老顶和老底都是砂岩。3号模型用梯形刚性支架支护，支架之间的距离为0.6m，6号模型用全长锚固式锚杆支架支护，锚杆密度是1.4根/m2，10号模型用半圆形U型钢可缩支架支护，支架之间的距离0.7m。
4 分块施工优化管理的实现
在对分块施工结构的优化调整中，首先是对原有结构的200厚度墙体进行结构的设计，加厚的墙体设计为支护的支撑结构，坑基被分为两个小的坑基，分层的不同区域施工可以减少施工中的不必要时间浪费。在分块中会遇到一些相对独立的坑基，这类坑基施工中，调整支护的位置，是支撑有一定的独立性，调节浇带位置。
在对分块施工的支护受力分析中，坑基中一些角度的角度支撑能够独立形成支护，角度支撑的形成和撤销对于总体支撑影响小，所以在设计施工中可能会用到分块拆除支撑。
在工程案列研究分析中，分块设计和施工对于工期的长短，坑基的形变情况，周围环境的安全考虑都有积极的促进作用，例如在一个路段的施工中坑基面积在40000平方米，施工中就将坑基支护分为两个区块来进行，并且施工中两个块区可以同时进行施工，也可以同时组织大流水。这种施工方式和途径对于施工都是非常有利的，而且能够给周围环境带来很大的保护，不至于出现施工给周围环境造成的变形和破坏。
5 结语
伴随着地产开发的加速和升级，对于建筑物的要求也会不断提高，这就给坑基支护带来了更大的挑战，大型施工中的坑基支护所承担的作用和压力也就越来越大，大型的坑基建设也会不断的增多，大型坑基的优化需要从管理和技术两个方面综合入手，对于整个施工的过程有详细的规划和设计，在做坑基支护的设计中从具体的施工角度考虑，确定分块施工和开挖，为整体工程创造有利的条件。在对于案例工程的研究中分析了大型坑基的特点和施工难度，对于流水施工进行探讨和安排，最终能够达到大型坑基高效施工的目的，为今后的大型坑基施工设计做参考。
参考文献：
[1]宗钟凌，郭正兴，罗斌，张晋，顾洪波.下弦管内预应力空间拱桁架索力测试分析[A].“发展绿色技术，建设节约结构”——第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文集[C].2007.
[2]陈瑜，郑立煌，黄宝清，裴茂祥，马越.武汉天河机场扩建工程新航站楼预应力混凝土结构设计[A].“发展绿色技术，建设节约结构”——第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文集[C].2007.
【关键词】 大型坑基;支护;分块施工
高层建筑由于建筑高度高，建筑规模大，所以对于坑基的要求也就更深，大型的坑基才能够作为上层建设的重要安全保障。一般来说面积在10000平方米以上我们就成为大型坑基，坑基开挖的深度在10米以上。这种大型的坑基的建设对于坑基支护的施工提出了更加严格的要求和技术挑战。在施工建设中由于是连续型作业，为了加快施工的进程就要采用分块施工的办法，充分发挥坑基中支护的作用，所以对于坑基中支护的设计进行改进和优化有很大的实际效益。
1 工程案例
本案例位于城西，坑基面积在15000平方米，开挖坑基深度为15米，地下三层，整体使用混凝土结构，主坑区由4道支撑钢结构，支护中使用对位支撑和角度配合支撑，施工中地下室的设计中采用了顺作方法，换支护时使用基础底板。根据坑基的情况，设计初期预期施工时间为27天，这是施工中一个重要的问题，施工工期过长，在进入下一道工序时要停工等的时间长，不利于整体的施工要求，所以前期的研究设计中在确保坑基周边环境的条件下，采用分块开挖分别支撑的方法，通过流水式的施工原理来加快工期，减少施工的投入，尽量使施工是一次性的作业和投入。
整个基坑采用钻孔灌注桩加一层混凝土支撑支护，钻孔灌注桩外侧设一排三轴深搅桩挡土止水，三轴深搅桩φ850@1200;MA段钻孔灌注桩外侧采用高压旋喷桩止水，高压旋喷桩φ800@500。如（图一）与（图二）所示：
图1
图2
2 工程施工
2.1坑基支撑
在本次案例施工中整个支撑体系为一道钢筋混凝土支撑，混凝土等级C30，支撑中心标高为-1.70m。三角支撑平面较繁杂，挖土至支撑底标高后铺设100厚C15素混凝土垫层，并铺设油毯隔离。支撑混凝土需连续浇筑，不得设缝;圈梁、支撑混凝土在48小时内浇筑完毕。按无声破碎的支撑拆除方案预留破碎孔。
支撑的规格是支撑截面尺寸偏差≤5㎜;支撑水平轴线偏差≤30㎜;支撑中心标高偏差≤30㎜;支撑挠曲度≤支撑长度/1000。围檩及三角支撑在高层开挖前25天做完，以确定保证整个支撑有足够强度抵抗基坑变形。
支护的钢结构是立柱采用φ377×10钢管立柱，立柱桩采用直径为800㎜的钻孔灌注桩，混凝土强度等级为C30，水下提高一级。立柱桩的施工工艺与方法同围护钻孔灌注桩，施工中主要控制好钢管立柱与钢筋笼主筋的焊接牢固，每隔500㎜进行焊接一次，钢管立柱入桩深度不小于2500㎜，同时控制好钢格构柱的上口标高与垂直度。与地下室底板相交处设置2道止水钢板。
2.2坑基降水问题
坑基施工中降排水是一个关键的步骤，基坑降排水的好差将直接影响基坑的施工，本工程土方开挖前进行基坑预降水，施工中采用7口管井井径φ800，下入φ360/300水泥井管深井的降水方式。
一般情况下水泵置于设计深度，控制吸水泵的位置，水泵吸水口应始终保持在动水位以下，整个基坑内降水井内水位必须位于坑底下一米左右。对局部电梯深坑处采用轻型井点配合降水，以达到土方开挖的要求。另外还可以采用其他的安全辅助措施，为确保降水安全，基坑外设置水位观测孔。
普遍挖土深度为-8.752m，消防电梯集水坑底标高为-10.893m，总挖方量34708.36m3。投入了2台EX210反铲式液压型大挖机和2台PC100反铲式液压型小挖机。采用分层盆式方式开挖，由西向东进行，从东南角收头出土。
土方开挖以后浇带为界为成二个区域，如此将大基坑分成二个小基坑进行分区施工和管理协调，从而保证每日必需的出土量，确保土方开挖和支撑施工的按期完成。以混凝土支撑底标高为界分成二层：第一层为开挖施工围檩与支撑用沟槽（标高-2.15，含垫层100㎜）;第二层为正式基坑土方开挖（标高-2.15～-9.35）。第二层土方分四次进行。应及时组织验槽，并24小时内浇筑垫层混凝土。
在坑基的监测中，信息法施工是深基坑支护新技术的一个特点，为了保证基坑安全，确保工程顺利进行又不影响周围建筑物及市政设施，因此进行了专业监测委托。监测包括：a.压顶的水平与垂直位移;钻孔灌注桩的桩身变形——测斜。b.支撑轴力、立柱的水平及垂直位移;地下管线的水平位移及沉降。c.相邻的地面建筑物与道路的沉降;坑内外的地下水位。最终的监测数值均未超出报警界限（最大变形>30mm;沉降速率>3㎜/day;地下水位变化>500㎜），基坑安全。实验台为三向加载，最大围压为2400kN，维持平面变形的垂压为6000kN，各向可同时加载。
3 工程参数分析
因为模型最大允许尺寸是1×1×0.3m，因而巷道直径取0.2m，则几何相似比L=20。最大模仿范畴是20×20×6m的岩体。这个数值被称为是坑基参数中的几何比值。因为模型仅能模仿20m范畴内的岩体，其自重的影响和其它环境的影响相比是很小的，所以自重可以忽略不计。因而，强度相似比m按实践资料的强度来确定，容重相似比y取1.47。依据实验环境和模仿参数，思忖到眼前模仿技能完成的可能性，对模型材料配比进行选取的具体参数见下表1所示。
表1 模型材料配比表
配比号 岩石 砂子（kg） 石膏（kg） 碳酸钙（kg） 加水重（kg） 强度（MPa） 实际强度（MPa）
1 砂石 1.642 0.564 0.187 0.222 3.2 61.0 2 砂页岩 1.572 0.21 0.156 0.209 2.6 49.0
3 页岩 1.853 0.134 0.14 0.243 1.72 35.1
4 煤 1.781 0.151 0.231 0.243 1.34 25.7
3.1支护强度中底板石的作用
在采准巷道中，底板岩石强度对于支架的正当选型起着非常主要的作用。工程案例中3号、4号、5号、8号和11号模型主要是用于模仿巷道顶部为煤层而底板为砂页岩以及巷道的底板为煤层而顶部为砂页岩这两种不同的情况。
3.2坑基支护在不同条件下的对比
4号、9号和11号模型围岩的环境彻底相反，4号模型是梯形刚性支架，7号模型是全长锚固式的锚杆支架，11号模型是半圆形可缩支架。同样外载环境下，4号模型的顶底板位移量均值为7号模型的3.6倍，4号模型的顶底板位移量均值为11号模型的5.1倍，7号模型的巷道顶底板位移量均值为11号模型的1.5倍。
3.3不同稳定性情况下的支护比较
3号、6号和10号模型顶底板岩石环境相同，直接顶和直接底都是砂页岩，老顶和老底都是砂岩。3号模型用梯形刚性支架支护，支架之间的距离为0.6m，6号模型用全长锚固式锚杆支架支护，锚杆密度是1.4根/m2，10号模型用半圆形U型钢可缩支架支护，支架之间的距离0.7m。
4 分块施工优化管理的实现
在对分块施工结构的优化调整中，首先是对原有结构的200厚度墙体进行结构的设计，加厚的墙体设计为支护的支撑结构，坑基被分为两个小的坑基，分层的不同区域施工可以减少施工中的不必要时间浪费。在分块中会遇到一些相对独立的坑基，这类坑基施工中，调整支护的位置，是支撑有一定的独立性，调节浇带位置。
在对分块施工的支护受力分析中，坑基中一些角度的角度支撑能够独立形成支护，角度支撑的形成和撤销对于总体支撑影响小，所以在设计施工中可能会用到分块拆除支撑。
在工程案列研究分析中，分块设计和施工对于工期的长短，坑基的形变情况，周围环境的安全考虑都有积极的促进作用，例如在一个路段的施工中坑基面积在40000平方米，施工中就将坑基支护分为两个区块来进行，并且施工中两个块区可以同时进行施工，也可以同时组织大流水。这种施工方式和途径对于施工都是非常有利的，而且能够给周围环境带来很大的保护，不至于出现施工给周围环境造成的变形和破坏。
5 结语
伴随着地产开发的加速和升级，对于建筑物的要求也会不断提高，这就给坑基支护带来了更大的挑战，大型施工中的坑基支护所承担的作用和压力也就越来越大，大型的坑基建设也会不断的增多，大型坑基的优化需要从管理和技术两个方面综合入手，对于整个施工的过程有详细的规划和设计，在做坑基支护的设计中从具体的施工角度考虑，确定分块施工和开挖，为整体工程创造有利的条件。在对于案例工程的研究中分析了大型坑基的特点和施工难度，对于流水施工进行探讨和安排，最终能够达到大型坑基高效施工的目的，为今后的大型坑基施工设计做参考。
参考文献：
[1]宗钟凌，郭正兴，罗斌，张晋，顾洪波.下弦管内预应力空间拱桁架索力测试分析[A].“发展绿色技术，建设节约结构”——第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文集[C].2007.
[2]陈瑜，郑立煌，黄宝清，裴茂祥，马越.武汉天河机场扩建工程新航站楼预应力混凝土结构设计[A].“发展绿色技术，建设节约结构”——第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文集[C].2007.