高層建筑基坑工程支護技術的探討

馮浩

（中鐵二十五局集團柳州鐵路工程有限公司，廣西，柳州，545007）

高層建筑基坑工程支護技術的探討

馮浩

（中鐵二十五局集團柳州鐵路工程有限公司，廣西，柳州，545007）

隨著我國社會的不斷發(fā)展，經(jīng)濟的進步，城市基礎設施建設規(guī)模越來越大。然而我國人口眾多，可利用的土地不足，為了解決這些制約我國經(jīng)濟發(fā)展的問題，越來越多的高層建筑被建設，作為充分利用空間的基坑工程隨之增加，這樣基坑工程施工問題在經(jīng)濟上和技術上對整個建筑施工的影響越來越大。下面對高層建筑基坑工程支護技術進行探討。

高層建筑；基坑工程；支護技術

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，城市化進程的不斷加快，可利用的土地資源越來越少，加之我國人口基數(shù)大，這就更加劇了土地緊張。為了解決土地缺乏的問題，更加充分的利用每塊土地，越來越多的高層建筑涌現(xiàn)出來，作為高層建筑建設中的一個重要環(huán)節(jié)，基坑支護顯得越來越重要。盡管我國基坑工程出現(xiàn)比較晚，但是隨著基坑支護技術越來越成熟，對基坑工程的要求也隨之提高，也就帶來了很多問題。確保后期建筑主體施工正常的重要措施是選擇合理的基坑施工設計方案。所以，對基坑施工中可能出現(xiàn)的問題進行認真分析，并采取合理的措施對其進行控制，是特別重要的。

一、我國基坑工程施工的特點

1、基坑深度不斷增加

為了方便使用，節(jié)省土地資源，滿足城市管理的相關規(guī)定和人民防空的要求等，建筑不斷向下發(fā)展。以前在大城市建1-2層地下室都很少見，中小型城市更是難得一見。現(xiàn)在地下建 3層以上在許多城市已經(jīng)是很普通。所以，基坑開挖深度在10-16m之間，20m左右深度的也有很多。

2、工程地質(zhì)條件越來越差

目前，我國高層建筑工程的地質(zhì)條件越來越差，基坑周圍的環(huán)境比較復雜，尤其在一些沿海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，地質(zhì)條件差的建筑工程已經(jīng)特別突出。通常，高層和超高層建筑多建設在建筑物密集、人口稠密的地方，并且和重要的市政公路相鄰。一般情況下，高層建筑所在地塊的舊有建筑結構陳舊，管線密密麻麻的分布在地上和地下。所以，開挖基坑不但要確?；颖旧淼姆€(wěn)定，還不能對周圍的建筑物、構筑物產(chǎn)生破壞影響。

3、基坑支護方法較多

目前，基坑支護的方法越來越多，如鋼板樁支護、地下連續(xù)墻支護、土釘墻支護、拱圈支護、深層攪拌支護、排樁支護、錨桿或噴錨支護、混凝土灌注樁、人工挖孔樁、預制樁等，還有各種墻、樁、管、板、撐同錨桿聯(lián)合支護。

4、基坑支護工程有很大事故隱患

基坑支護技術比較復雜，而且一旦基坑支護沒有起到作用，附近的地下管線、房屋、道路等都可能會受到影響而產(chǎn)生開裂，引發(fā)工程糾紛，嚴重的產(chǎn)生很大的破壞，造成人員傷亡、巨大的經(jīng)濟損失。所以，在實際的工程實踐中，對基坑支護結構進行科學的設計和處理，并采取合理、安全、有效的支護技術措施對確保基坑施工的質(zhì)量是特別重要的。

二、基坑工程施工前期要求

在主體建筑地基的勘察階段，要根據(jù)巖土工程條件，盡可能多的收集工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的資料，調(diào)查工程地質(zhì)情況，必要時可進行一定的額外勘察和室內(nèi)試驗，提出一些合適的基坑支護方案。要根據(jù)開挖深度及場地的巖土條件確定勘察范圍，根據(jù)基坑支護結構設計要求確定基坑周邊勘探點的深度。要測試巖土工程參數(shù)，包括土的常規(guī)物理試驗指標、土的抗剪強度指標、土的滲透系數(shù)、特殊條件下的一些參數(shù)。進行沉降觀察時，觀測要符合國家相關技術規(guī)范和要求，測試多個水準基點，減少誤差；對不同的施工階段選擇合理的觀察周期，因為沉降變形受施工載荷影響較大；觀察時要用相同的方法，同一儀器、設備，固定觀測人員，并做好相關記錄工作。

三、高層建筑基坑工程支護技術

1、鋼板樁支護

鋼板樁由帶鉗口或鎖口的熱軋型鋼制成，鋼板樁墻就是將這種鋼板樁互相連接起來，鋼板樁墻在擋水和擋土中被廣泛應用。目前，直腹板型、Z型和U型是鋼板樁常用的截面形式。由于施工工藝比較簡單，鋼板樁被廣泛應用。由于鋼板樁的施工會產(chǎn)生噪聲振動，影響施工場地周圍的環(huán)境，還可能使臨近地基產(chǎn)生變形，所以在人口密度大、建筑物較多的地方會限制其使用。另外，鋼板樁具有較大的柔性，如果錨拉或支撐系統(tǒng)沒有設置恰當，就會有較大的變形產(chǎn)生，因此在深度大于7m的基坑支護中，不適宜采用。在地下室施工完成后，要將鋼板樁拔出來，所以在使用鋼板樁支護時，要將拔出過程對附近地表土和地基土的影響考慮進去。

2、地下連續(xù)墻支護

對地下水位以下的砂土和軟粘土等多種地層條件和復雜的施工環(huán)境，特別是基坑底面以下有深層軟土需要將墻體插入很深的情況下，地下連續(xù)墻比較適用，這是由于其具有良好的止水防滲能力，整體剛度比較大，因此地下連續(xù)墻支護在國內(nèi)外的地下工程中被廣泛使用。在深度大于 10m的基坑而且要求附近環(huán)境得到很好保護的工程中，在比較經(jīng)濟、技術后，大多采用這種技術。但是在堅硬土體中將地下連續(xù)墻開挖成槽是有很大難度的，特別是碰到巖層時，需要有專門的成槽工具，這就加大了施工費用。在施工中泥漿污染施工現(xiàn)場，場地很容易被破壞，使得道路臟亂?，F(xiàn)在采用的逆作法施工能將兩墻合一，也就是在施工中用作圍護結構，而且還作為地下結構的外墻。

3、土釘墻支護

土釘墻支護，是用于開挖土體和穩(wěn)定邊坡的一種新的擋土技術，由于其可靠、經(jīng)濟、施工簡便快速，在我國已經(jīng)得到了快速推廣和應用。土釘是用于對現(xiàn)場原位土體的進行加固的細長桿件，一般使用鉆孔，放入變形鋼筋并以沿孔全長注漿的方法制成，通過對其與土體之間的摩擦力或粘結力的依靠，在土體發(fā)生變形時對拉力被動進行承受。其支護體系由噴射混凝土面層、被加固的土體、密集的土釘群組成。土體強度由于其隨挖隨支的工藝特點得到了有效維持，還能減少土體的擾動。為了有一定時間進行土釘墻的施工，使用土釘支護要求土體具有臨時的自我穩(wěn)定能力，所以要限制土釘墻適用的地質(zhì)條件。為了適應以淤泥及淤泥質(zhì)土為主的軟土帶的地質(zhì)條件特性，復合土釘墻支護技術也就是加筋泥土墻在沿海地區(qū)發(fā)展起來。在水泥土樁中將H型鋼（鋼管、拉森板樁等）插入組成了加筋水泥土墻。加筋水泥土墻具有良好的止水抗?jié)B和擋土效果，這是由于H型鋼能夠承受側向荷載，而水泥土具有很好的抗?jié)B性能。H型鋼和水泥土樁的組成形式通常有兩種，而且將H型鋼插到水泥土樁中，方便了設置支撐。

4、拱圈支護

拱圈分閉合拱和非閉合拱，橢拱、圓拱和二次曲線拱是拱圈的幾種形式。拱圈擋土能承受水平方向的土壓力，由于受壓是拱內(nèi)力的主要形式，具有很小的彎矩，混凝土抗壓強度高的特性能被充分發(fā)揮出來，施工方便，縮短了工期。但是施工現(xiàn)場要適合布置拱圈，要符合圓環(huán)受力的構造特點，高度重視拱腳的穩(wěn)定性，并采取一定的保護措施。

5、深層攪拌支護

深層攪拌支護就是以水泥為固化劑，通過機械攪拌，強制將軟土劑和固化劑拌合，這樣有一系列的物理化學反應會在軟土劑和固化劑之間產(chǎn)生，然后逐漸硬化，具有穩(wěn)定性、整體性和一定強度的水泥土擋墻就會形成。作為支護結構，其適用于粉土、粘土、淤泥、素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土等土層，基坑開挖深度不要比6m大。通過試驗確定泥炭質(zhì)土、有機質(zhì)土的開挖深度。

6、排樁支護

排樁支護是擋土結構以柱列式間隔布置鋼筋混凝土鉆孔、挖孔灌注樁作為主的一種支護形式。樁與樁相切的密排布置形式和樁與樁之間具有一定凈距的疏排布置形式柱列式間隔布置形式都屬于柱列式間隔布置形式。作為擋土圍護結構，柱列式灌注樁的剛度很好，但是需要依靠樁頂澆注較大截面的鋼筋混凝土帽梁來聯(lián)系各樁。通過樁背或樁間的高壓注漿，設置旋噴樁、攪拌樁，或?qū)ｉT在樁后構筑防水帷幕等措施，夾帶土體顆粒的地下水從樁間孔隙流入或者滲入坑內(nèi)。灌注樁能用人工挖孔或機械鉆孔，不需要大型機械，施工比較簡單，而且沒有打入樁的震動、噪音和擠壓周圍土體帶來的危害，與地下連續(xù)墻相比成本較低。

7、土層錨桿支護

土層錨桿簡稱土錨桿，它是在地面或深開挖的地下室墻面（樁、擋土墻或地下連續(xù)墻）或沒有開挖的基坑立壁土層掏孔或鉆孔，在設計深度達到一定程度后再將孔的端部擴大，形成柱狀或其他形狀，在孔內(nèi)放入抗拉材料，如鋼絲束、鋼管、鋼筋、鋼絞線等，將化學漿液或水泥漿灌入，使之與土層進行結合，形成具有很強抗拉力的錨桿。其特點是：能和土體結合在一起，承受很大的拉力，為了形成穩(wěn)定的結構，可以用高強度鋼材，并施加一定的預應力，這樣就能將建筑物的變形量進行有效控制；不需要大型機械，因為需要的鉆孔孔徑都比較小；能提供開闊的工作面方便地下工程施工；代替鋼橫撐作側壁支護，這樣就能節(jié)省大量鋼材；經(jīng)濟效益明顯，能夠?qū)⒋罅縿趧恿?jié)省下來，使工程進度加快。

四、施工質(zhì)量和安全控制

1、施工準備階段

首先，對施工地的水文地質(zhì)狀況和特點要熟悉，將建筑和周圍環(huán)境的特點結合起來，設計出合理、經(jīng)濟的基坑支護方案。其次，施工前，工程人員要認真審核方案，明確設計意圖，為掌握方案要及時與設計人員進行溝通。在組織施工時，各道工序、各個促成部分要協(xié)調(diào)有序。再次，業(yè)主方要了解基坑支護的重要性，設計支護方案時要選擇有經(jīng)驗的設計單位。

2、施工階段

一是基坑工程的施工?；庸こ贪ê芏喹h(huán)節(jié)，如挖土、擋土、圍護、防水等，是一項龐雜的系統(tǒng)工程，任何一個環(huán)節(jié)有差錯都可能使施工無法成功，甚至出現(xiàn)重大事故。施工單位要根據(jù)施工規(guī)范、按照經(jīng)過批準的施工組織設計和相關的規(guī)程進行嚴格施工，在重要的施工點制定相應的措施，并做好過程控制工作。

二是控制地下水?；邮┕ぶ杏械叵滤嬖诘墓こ?，工程的成敗直接受到地下水控制的效果影響，很多事故，如邊坡垮塌、地表沉降等會由于沒有處理得到而發(fā)生。控制地下水可以分為集水明排、截水、降水和回灌，使用時可根據(jù)地址類型單獨或組合應用。如果基坑和周圍環(huán)境的安全受到了降水的影響，要采用回灌或截水的方法。如果基坑內(nèi)由于截水有過多的水或水壓過大，則在基坑內(nèi)降水。如果基坑底部是不透水的，而且地下有承壓水存在，就要檢算基坑底涌水，必要時刻以采取一定的減壓措施，如鉆孔或封底。檢算基坑涌水量時，要明確基坑是否是完整井，是否承壓，根據(jù)不同的情況采用不同的計算公式，在實際工程中經(jīng)常出現(xiàn)這類錯誤，要足夠重視。

五、結語：

高層建筑深基坑工程是一個集設計、施工管理、工程結構和水文結構等多方面、多學科的系統(tǒng)工程。每個放方面都影響著基坑的施工質(zhì)量，任何一個方面有問題都會造成嚴重的損失。只有做好施工監(jiān)測工作，設計好施工方案，重視施工質(zhì)量，就能確?；庸こ藤|(zhì)量，順利完成工程。

[1] 趙志縉，趙帆.高層建筑基礎工程施工（第三版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.11

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[3] 熊志彪.建筑基坑支護[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.4

TU131

1674-3954（2011）03-0155-01