深基坑内支撑维护体系在临近营业线工程中的应用

王颖 WANG Ying

（北京铁路局工程管理所，北京100860）

摘要：本文结合北京市区内某临近铁路线路的铁路行车公寓建设项目的基础支护体系设计施工情况，对基坑内支撑体系在实际施工中运用效果进行分析。

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关键词 ：深基坑；维护体系；临近既有线；监测

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0139-02

作者简介：王颖（1981-），男，河北张家口人，工程师，研究方向为建设工程管理。

0 引言

随着我国经济水平的不断提升和城市建设的发展，铁路沿线周边建设项目建设日益增加。由于基坑维护体系属于临时结构，安全储备较小，在施工过程中一旦出现险情，对于周边建筑及管线将造成严重损害。在临近铁路线路的基坑施工当中选用可靠的基坑施工设计方案和施工安全保证措施，已成为保证基坑施工及周边重要设施安全的有效手段。

1 工程概况

本工程为北京铁路局职工路网性行车公寓及单身宿舍楼，建筑物安全等级为二级，结构形式为框架剪力墙结构，建筑高度59.10～77.00m，地下3层，地下建筑面积10500m2，基础形式采用筏板基础。

本工程基坑工程具有以下特点：第一，基坑周边环境复杂，工程环境安全要求高。场地南侧为京九铁路，线路距本工程外墙约22m，距基坑围护桩最近处距离10.5m；北侧为正在施工的北京西站至北京站地下直径线，距本工程基坑北侧最近距离仅为5m；基坑东侧距离25层高层居民楼仅为38.2m，基坑西侧紧邻供电线路的开闭所用地，南侧距离高层居民楼约60m。第二，基坑周边场地狭窄，施工难度大。本工程地面高程为-0.7m，基础埋深约-15.00m。基坑开挖深度为14.5m。东西方向长度约为159.5m，南北方向西侧最窄处为18.5m，东侧最宽处为35.3m，周边除可设置单向通行的施工道路外，几乎无可利用的施工场地，现场施工的材料、机具无存放及吊装场地条件困难。

2 基坑设计

结合周边环境、工程地质水文地质、相邻影响工程、主体结构轮廓尺寸、施工安全与进度及工程投资等情况进行专家论证。设计单位给出了锚索方案和内支撑方案进行比选。

2.1 锚索方案：缺点是对开挖变形控制较差，对周边地层存在扰动，对于本工程，局部位置实施无条件，优点为施工便捷，有利于土方开挖和主体结构施工，当地应用广泛、经验成熟。

2.2 内支撑方案：优点为围护体系刚度大，对基坑变形控制较为有利；缺点为混凝土支撑施工工期较长，支撑拆除工序复杂。

考虑到本工程周围环境复杂，距离运营的京九线及在建的地下直径线工程结构较近，为确保铁路线路的安全，围护方案最终选取整个基坑采用钻孔灌注桩+内支撑围护体系方案，围护结构体系各主要技术参数如下：

①围护结构均采用直径1000mm钻孔灌注桩，间距均为1500mm。围护桩ZH1（34根）、ZH3（198根）桩长为18.00m，ZH2（8根）桩长为20.4m，桩体嵌固深度为4.5和5m。围护桩由地面开始施工，冠梁顶距地面1m，冠梁上设置1米钢筋混凝土挡墙。②基坑支撑体系为西侧钢管支撑及东侧混凝土支撑，第二道支撑处设置混凝土腰梁。基坑西端车道处至⑥轴（总长约68.8m，宽度为18.5-21.0m）采用直径609mm钢管支撑，壁厚16mm，钢材采用Q345B。⑥轴至基坑东端总长约91m，最大宽度35.275m，采用钢筋混凝土桁架支撑，混凝土强度为C30，主杆截面800mm×800mm，支杆截面600mm×600mm。③混凝土支撑中间需设置临时钢立柱和临时立柱桩，临时钢立柱采用Q235B级钢，临时立柱桩桩径为900mm。④桩内侧用网喷混凝土面层处理形式。网喷面层用C20混凝土，喷射厚度50mm，配筋为￠6@200×200的钢筋网片。⑤各支撑轴力设计值：第一道钢管支撑的最大轴力为1167kN；第二道钢管支撑的最大轴力，ZH3处为991kN，ZH2处为1344kN；第一道钢筋混凝土支撑最大轴力为2602kN；第二道钢筋混凝土支撑最大轴力为4534kN。基坑的最大水平位移钢支撑断面ZH2处为7.98mm，ZH3处为16.09mm，混凝土支撑断面为26.87mm。⑥第一道钢支撑的预加力200kN，第二道支撑预加轴力为300kN。

3 基坑施工

3.1 钢支撑架设

3.1.1 钢支撑拼装

钢支撑制作采取场外制作方式。钢支撑分段制作，各段连接采用法兰盘，连接螺栓选用高强螺栓。钢支撑与冠梁、腰梁交接位置及活动端的制作需根据实际情况进行调整。

3.1.2 钢支撑架设与吊装

钢支撑在基坑内西侧场地整体拼装，采用QY25T吊车进行架设，工程中最长钢支撑长约18m，吊装中配合人工将钢支撑安装到位，钢支撑施加预应力过程中吊车需保持吊装工作状态。第一道支撑架设位置为冠梁，第二道支撑架设位置为腰梁。

3.1.3 支撑预应力施加

为了使桩、腰梁、支撑结合紧密，有效减少基坑外地面沉陷及围护桩向内位移，钢支撑安设后须施加预加轴力。第一道钢支撑预加轴力为200kN，第二道支撑预加轴力为300kN，施加轴力可根据地表沉降及桩顶侧移情况适当调整。预加轴力根据施工监测情况分级施加，避免围护桩体发生向基坑外侧的过大变形。钢支撑就位后，在活动端用油压千斤顶施加预加力，预加力按照设计要求进行，当压力表无明显衰减时，采用特制钢楔锁定支撑。

3.2 混凝土支撑施工

当土方开挖至第一、二道混凝土支撑时，严格控制混凝土支撑及连续梁基底标高，人工处理好基面后，将围护桩相应位置的预留钢筋处理后绑扎钢筋、支模、浇筑混凝土腰梁及混凝土支撑。为了确保围护桩的整体稳定性以及基坑安全，须待混凝土达到设计值后方可继续向下开挖土方。

3.3 换撑施工

换撑施工按照如下顺序进行：①开挖基坑至坑底，施工垫层、底板防水、底板，施工第一道换撑。②待底板处形成刚性铰后，施工地下室结构至负二层底板，施工外墙防水，肥槽内及时回填二八灰土并夯实，施工第二道换撑。③待负二层处形成刚性铰后，拆除第二道支撑、腰梁。施工地下室结构至负一层底板，施工外墙防水，肥槽内及时回填二八灰土并夯实，施工第三道换撑。④负一层处形成刚性铰后，拆除第一道支撑，施工地下室结构至负一层顶板，施工外墙防水，基坑内及时回填二八灰土并夯实，再施工上部结构。

3.4 土方挖运方案

根据主体围护结构及支撑分布情况，土方开挖施工过程分西段（钢支撑段）和东段（混凝土支撑段），根据工程特点及总体工期，西段（钢支撑）开挖采用从西向东方向施工，东段（混凝土支撑）开挖采用从东向西方向施工，纵向形成坡道，竖向将基坑土体分成上层土体和下层土体，逐层分台阶开挖支护并架设钢支撑、混凝土支撑。

4 基坑监测

基坑工程监测不仅有利于基坑施工，将险情出现时造成的危害降低到最低程度，还可以查找弥补设计中疏漏的影响因素，为临近既有线深基坑施工支护体系使用积累经验。根据设计文件要求，本基坑工程对临近的京九线线路位移及沉降、临近的地下直径线结构位移及沉降、围护桩水平位移、围护桩顶部水平位移及沉降、支撑轴力、基坑周围地表沉降、坑外深层土体位移等项目进行了监测。通过施工单位及第三方监测单位提供的基坑施工信息化监测数据，可以随时掌握基坑围护结构的实际受力情况。

本工程支撑围护体系监测点随基坑开挖同步布设仪器，监测期限为自基坑开挖至结构主体施工到地坪±0.00标高处结束，通过监测数据结果分析，得出以下结论：

①基坑在开挖过程中对周边土体的扰动影响不大，其变化规律符合现场施工情况，对周围线路及直径线工程产生影响在许可范围内，满足设计要求。②整个基坑开挖的围护体的水平位移变化均在设计要求的报警范围以内，符合设计要求，没有报警值出现。③围护桩体的顶部沉降、位移还是比较缓慢的，最大沉降、位移都在设计变形的范围内。④地表沉降变化无异常，均在设计允许范围内，对周边环境没有造成异常影响。

5 结语

本工程通过参建各单位共同努力，基坑支护体系选用了基坑内支撑围护体系，解决了之前安全储备较小，以及在施工过程中一旦出现险情，对于周边建筑及管线将造成严重损害等缺陷。基坑内支撑体系在应用当中体现了其具有较大的基坑安全储备的特点，支护体系刚度较锚索方案大，在工程施工当中能够对工程基坑变形取得预期效果，很好的控制了基坑周边土体变形，满足了工程基坑建设、施工有关安全要求。具体取得效果如下：

①基坑施工未对周边建筑产生危害，很好地解决了基坑开挖过程对周围线路运营安全及对周边直径线工程结构将会产生的不利影响。②施工中采用的施工方案体现了分层施工、重点突出、化难为易的特点，内支撑基坑支护施工方案在工程应用中既保证本工程进度要求，又相对降低了施工难度。③施工期间由于施工方法科学，建设过程合理控制施工进度，严格按照“时空效应”的原理安排施工，既保证基坑本身的安全，又保证了周围环境的安全。④基坑施工当中由于重视信息化施工，密切关注了基坑变形和环境安全，严格控制了基坑变形，工程各项主要监测数据均控制在允许值范围以内，在基坑和环境保护方面达到了预期的效果。

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参考文献：

[1]DB11/489-2007，建筑基坑支护技术规程[S].

[2]GB50497—2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].

[3]GB 50330—2002，建筑边坡工程技术规范[S].

[4]TB 10401.1-2003，铁路工程施工安全技术规程[S].