地下工程支護(hù)

用支撐圍巖來防護(hù)開挖出來的空間，是早期普遍采用的方法。 支撐有多種材料和結(jié)構(gòu)形式，主要有:①木支撐,有門框形、拱形和扇形等（圖1）， 適用于較小的開挖斷面。它具有重量輕、加工架立方便和損壞前有顯著變形， 不會突然折斷等優(yōu)點，但消耗木材多，施工干擾大。②鋼支撐，也可制成門框形或拱形。 它能承受較大的荷載,可以多次使用,耐火性好，占空間小，但需用鋼材較多，費用高。 在一般木支撐不能承受的荷載條件下，或支撐不能拆下必須留在襯砌中時,可考慮使用鋼支撐。 ③鋼筋混凝土支撐,采用預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件。它適用于巖石軟、山巖壓力大、 支撐必須留在襯砌內(nèi)等情況。這種支撐剛性大，耐火性好，耐久性高，但重量大， 運輸安裝不便。無論采用哪種支撐形式，每排支撐均要保持在同一平面上， 有足夠的整體性，接頭牢固可靠，并用剪刀撐、水平撐等連接。支撐和圍巖之間需用板、 楔等背材塞緊。對支撐還要進(jìn)行監(jiān)測和定期檢查，必要時進(jìn)行加固。

采用錨桿和噴射混凝土（見錨噴）支護(hù)圍巖的措施，60年代以來，已被廣泛采用。錨桿和噴射混凝土與圍巖共同形成一個承載結(jié)構(gòu)，可有效地限制圍巖變形的自由發(fā)展，調(diào)整圍巖的應(yīng)力分布，防止巖體松散墜落。它可用作施工過程中的臨時支護(hù)，在有些情況下，也可以不必再做永久支護(hù)或襯砌。根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件,可以采用多種支護(hù)形式(圖2)：①單獨采用錨桿，一般只用于局部；②單獨采用噴射混凝土，有時也只用于局部；③錨桿結(jié)合噴射混凝土，多用于地下洞室的頂拱和邊墻；④錨桿和噴射混凝土，加設(shè)單層或雙層鋼筋網(wǎng),可提高噴層抗拉強度和抗裂能力,從而提高支護(hù)能力；⑤錨噴加金屬網(wǎng)，并在噴層內(nèi)加設(shè)工字鋼等型鋼作成的肋形支撐。上述各種形式的錨噴支護(hù)，所采用的錨桿根數(shù)、深度、間距，噴層的厚度以及金屬網(wǎng)和肋形支撐的尺寸等，均要根據(jù)實際情況確定。為搞好支護(hù)還需要進(jìn)行圍巖變位和變形等現(xiàn)場量測工作。錨噴支護(hù)常緊跟開挖掘進(jìn)，平行作業(yè)，特別是在隧洞或地下廠房施工中采用分部開挖的方式時，可隨著開挖斷面的擴大，邊挖邊噴，直至全斷面完成。

1．地下連續(xù)墻的施工

地下連續(xù)墻的施工，包括鋼筋制作、焊接，混凝土澆注，垂直度控制，墻段連接，以及地下連續(xù)墻與水平支撐連接結(jié)點的預(yù)埋件施工必須符合<建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程>(JGJ120—9)的規(guī)定。必須保證地下連續(xù)墻的良好防水性能，保證預(yù)埋件的位置準(zhǔn)確。

2．防水工程

基坑降水采用封閉式內(nèi)降水，根據(jù)不同的土質(zhì)、地下水位等情況，做相應(yīng)的基坑涌水量計算，確定降水系統(tǒng)的降水方法和設(shè)備數(shù)量，確保降水工程可靠、經(jīng)濟(jì)、高效。

3．土方工程

土方開挖必須根據(jù)基坑的平面形狀，以及水平支撐系統(tǒng)的設(shè)計荷載和受力特性，制定科學(xué)、安全、高效的施工方法。并嚴(yán)格按照預(yù)先制定的方案進(jìn)行施工，要分層均勻的開挖土方，均勻的釋放坑邊土體荷載，避免局部荷載完全釋放，使支護(hù)結(jié)構(gòu)的局部受到突變集中荷載，從而造成支護(hù)結(jié)構(gòu)突然破壞，給工程帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。另外，基坑邊緣的堆載以及動載(如過往載重車輛、起重機等)必須符合設(shè)計要求，避免因超載引起的支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞。

4．結(jié)構(gòu)洞口

如果水平支撐結(jié)構(gòu)必須為地下車庫出入口、樓梯洞口、電梯井筒等結(jié)構(gòu)預(yù)留洞口時，需采取必要的加固措施。一般有兩種方法，第一種方法，當(dāng)孔洞尺寸較小時，則沿洞口邊緣設(shè)置鋼筋混凝土邊梁；第二種方法，當(dāng)孔洞尺寸較大時，若只設(shè)置鋼筋混凝土邊梁，則邊梁的截面需要作得很大，很不經(jīng)濟(jì)，因此可采取鋼筋混凝土邊梁與鋼筋混凝土對撐相互結(jié)合的方法，完成支護(hù)作用后再拆除多余的部分。

5．后澆帶

當(dāng)工程結(jié)構(gòu)較大時，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)常常設(shè)有后澆帶。然而在水平支護(hù)結(jié)構(gòu)上留設(shè)后澆帶則破壞了水平支撐的整體性和水平力的傳遞，但是在主體施工至設(shè)計要求的一定高度之前，必須留設(shè)后澆帶。 在本工法中可采取以下兩種方法。

方法一，當(dāng)被利用結(jié)構(gòu)平面面積不很大時，在應(yīng)留設(shè)后澆帶的位置留設(shè)誘導(dǎo)縫。具體操作方法，首先在支護(hù)階段不留設(shè)任何結(jié)構(gòu)縫；當(dāng)進(jìn)入基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工階段，水平支撐不再起支護(hù)作用時，在后澆帶位置踢出寬約10cm的凹槽，以控制結(jié)構(gòu)因沉降變形引起的裂縫出現(xiàn)的位置，使之起到后澆帶的作用。

方法二，被利用的水平結(jié)構(gòu)平面面積很大時，我們采取誘導(dǎo)縫的處理方法。具體操作方法，在后澆帶位置澆筑強度等級低的混凝土。

1．本工法的特點

(1)占用的場地很小，適用于毗鄰建筑物多而近，且周圍施工地界極其狹窄的工程。

(2)水平支撐結(jié)構(gòu)在支護(hù)作用完成后不需要拆除，并成為永久結(jié)構(gòu)的一部分，可大幅降低工程造價，縮短施工工期。

(3)水平支撐結(jié)構(gòu)由上向下逆向施工，且基坑中央留有足夠大的空間，使主要豎向工程結(jié)構(gòu)可以正向施工，保證工程的整體內(nèi)在質(zhì)量。

(4)工期短，造價低廉。 2．適用范圍

凡是同時具有以下特點的工程均可采用本工法。

(1)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)必須是樁箱基礎(chǔ)。

(2)基礎(chǔ)防水采用混凝土結(jié)構(gòu)主體防水。

(3)工程毗鄰建筑物多而近。

(4)周邊地界狹窄的工程。

關(guān)于用電、打樁、地下連續(xù)墻施工、焊接、水平支護(hù)結(jié)構(gòu)等工程的施工應(yīng)符合國家有關(guān)的安全規(guī)范及天津市地區(qū)的安全規(guī)范要求。此外還應(yīng)重點考慮以下兩方面的安全措施。

1．土方開挖階段是基坑支護(hù)工程施工中最危險的階段，必須嚴(yán)格按照土方開挖方案，均勻釋放基坑邊緣的土體荷載，防止局部荷載完全釋放造成支護(hù)結(jié)構(gòu)不均勻受力，并由此產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞和基坑坍塌事故。

2．基坑成槽后，槽內(nèi)作業(yè)應(yīng)作好安全防護(hù)，如坑邊護(hù)欄，水平支撐結(jié)構(gòu)預(yù)留洞口的掛設(shè)安全網(wǎng)，引入槽內(nèi)電纜應(yīng)有很好的安全措施。尤其在向槽內(nèi)吊運材料時應(yīng)作好安全防范，并作好施工組織設(shè)計。

電力工業(yè)部東北勘測設(shè)計院錨噴組主編：<地下洞室的錨噴支護(hù)>，水利電力出版社，北京，1981。

該工法是深基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展的一個飛躍，這種工法具有技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠、綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著的突出特點。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1．工程造價低。該工法利用部分水平工程結(jié)構(gòu)代替水平支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)作用完成后，水平支撐不需要拆除，不僅大幅度降低了支護(hù)工程的投入，而且節(jié)省了拆除水平支撐的措施費。若同時利用工程樁代替支護(hù)樁或利用地下連續(xù)墻代替工程結(jié)構(gòu)，則支護(hù)工程的造價會大幅度降低。

2．工程工期短。采用該工法，水平支撐不需要拆除，可以節(jié)省拆除水平支撐所占用的主工時，大大縮短了工程工期。同時也節(jié)省了因延長工期所必須的工程開支。

3．本支護(hù)法對周圍地下環(huán)境毫無污染。因為本支護(hù)法不需要做拉錨、地錨等加固措施，因此不會給今后臨近新建建筑物的施工造成麻煩。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種支擋坑邊土體的臨時結(jié)構(gòu)，一般其質(zhì)量要求只要保證基坑及坑邊建筑或構(gòu)筑物的安全即可。但是當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)關(guān)系緊密時，這就對支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工精度提出較高要求。支護(hù)結(jié)構(gòu)施工精度由支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計單位確定，以保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的順利施工為標(biāo)準(zhǔn)。同時還應(yīng)考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形問題，將變形量控制在安全的范圍內(nèi)，并留出變形量的空間。如果支護(hù)結(jié)構(gòu)是由部分工程結(jié)構(gòu)代替(如工程樁代替護(hù)壁樁，地下連續(xù)墻代替基礎(chǔ)機構(gòu)外墻，部分基礎(chǔ)水平結(jié)構(gòu)代替水平支護(hù)結(jié)構(gòu))時，則必須同時滿足工程結(jié)構(gòu)施工的規(guī)范要求，并需嚴(yán)格控制這部分結(jié)構(gòu)的變形裂縫，使之符合規(guī)范要求。這些規(guī)范有《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJl20—99)、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94—94)、《高層建筑箱形基礎(chǔ)設(shè)計施工規(guī)程》(JGJl20—99)、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》(GB50204—92)、《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》(JGJ018—96)、<帶肋鋼筋套管擠壓連接規(guī)程>(JGJ108—96)、《鋼筋錐螺紋接頭技術(shù)規(guī)程》(JGJ109—96)等。

實例1：天津市銀豐花園大廈基礎(chǔ)工程中，采用深基坑環(huán)梁支護(hù)和部分地下工程逆作法施工工法。該工程為樁箱基礎(chǔ)，平面呈矩形，尺寸為78.1m×57.35m，基坑凈深8.6m。該支護(hù)工程采用鋼筋混凝土灌注樁做豎向支護(hù)結(jié)構(gòu)，并沿基坑邊緣設(shè)置，其中部分支護(hù)樁由工程樁代替；水平支撐則利用負(fù)二層邊跨結(jié)構(gòu)樓板，中間留設(shè)長圓形洞口，洞口邊緣設(shè)置鋼筋混凝土環(huán)梁，滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)正向施工的要求，保證了主體結(jié)構(gòu)完全正向施工，經(jīng)工程實踐，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠，最大變形為13mm，同時縮短工程工期25d，節(jié)約工程投資276萬元。

實例2：天津津匯廣場深基礎(chǔ)工程，地下三層，基坑總挖深13.5m，平面呈三角形，平面面積為12020m2。該支護(hù)工程采用地下連續(xù)墻做豎向支護(hù)，兼做基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)外墻。水平結(jié)構(gòu)則利用部分負(fù)二、負(fù)三層結(jié)構(gòu)樓板，并分別在南塔樓、北塔樓和賓館樓位置留設(shè)直徑為40.52m(2個)和57.8m(1個)的圓孔共3個，將3個塔樓完全容在圓孔內(nèi)，保證主體結(jié)構(gòu)正向施工的連續(xù)性和結(jié)構(gòu)的整體性。水平結(jié)構(gòu)則由上向下施工，為加強水平支撐結(jié)構(gòu)的整體剛度，在圓孔的邊緣設(shè)置格構(gòu)式環(huán)梁。經(jīng)實施，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠，最大變形為65.1mm。水平支撐結(jié)構(gòu)利用了部分工程結(jié)構(gòu)，節(jié)約鋼筋混凝土5398m3，降低水平支護(hù)工程投入量70％，此外節(jié)省垂直支撐87根，總計節(jié)約工程投資1034.873萬元。較一般環(huán)梁降低造價30％，縮短工程工期101d。