高層建筑基坑支護(hù)施工技術(shù)研究

摘 要：在對(duì)某高層建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案、施工周邊環(huán)境研究的基礎(chǔ)上，提出了滿足質(zhì)量、安全、環(huán)保要求的基坑支護(hù)施工組織順序、施工技術(shù)方案和監(jiān)測(cè)方案，并對(duì)其中的工程技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了有針對(duì)性的措施。

關(guān)鍵詞：高層建筑；基坑支護(hù)；施工技術(shù)；方案研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TU972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）02-0055-03

1 概述

1.1 項(xiàng)目概況

擬建工程位于山西省太原市中心城區(qū)，東側(cè)和北側(cè)緊鄰太原市主要交通干道，南側(cè)為四星級(jí)酒店，西南角靠近某企業(yè)集團(tuán)辦公樓。

1.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目地下室外輪廓約87 m×57 m，±0.000相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高785.46 m，場(chǎng)地整平標(biāo)高約為784.26 m，周?chē)箻腔讟?biāo)高-13.20 m，基坑中部主樓基底標(biāo)高-14.40 m。

基坑圍護(hù)采用鋼筋混凝土灌注樁加三軸水泥攪拌樁止水帷幕，水平支撐構(gòu)件采用一道鋼筋混凝土環(huán)梁，并在西側(cè)增設(shè)一道鋼管斜撐，其余側(cè)增設(shè)一道預(yù)應(yīng)力錨桿。

支護(hù)樁樁徑800 mm，樁長(zhǎng)19 m、21.5 m，樁頂標(biāo)高-3.2 m，樁距1.5 m、1.2 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30.

冠梁截面尺寸1 000 mm×1 000 mm，梁頂標(biāo)高-3.2 m；支撐環(huán)梁1 000 mm×1 500 mm，梁頂標(biāo)高-3.2 m；支撐梁800 mm×800 mm，梁頂標(biāo)高-3.3 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30.

帷幕樁樁徑850 mm，有效樁長(zhǎng)23 m（西側(cè)24 m），咬合250 mm，樁頂標(biāo)高-3.2 m，采用套接一孔法，二噴二攪工藝，水泥用量400 kg/m3，樁體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于2 MPa。

在水泥攪拌樁施工困難時(shí)，或在帷幕樁施工中斷，導(dǎo)致搭接薄弱處，需采用雙排雙重管高壓旋噴樁補(bǔ)樁。主樓電梯井加深處采用雙重管高壓旋噴樁做止水帷幕。高壓旋噴樁樁徑800 mm，咬合200 mm。每延米水泥用量350 kg，樁體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于2 MPa。

樁間和放坡面做完整噴射混凝土面板護(hù)面，厚度50 mm，板面配筋雙向Φ6.5@200 mm鋼筋網(wǎng)片，混凝土強(qiáng)度C20.

支撐梁和支撐環(huán)梁采用支撐樁+鋼格構(gòu)柱作為豎向支撐，支撐樁采用Φ900混凝土灌注樁，有效樁長(zhǎng)12 m，樁頂標(biāo)高-13.2 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30；鋼格構(gòu)柱外形尺寸500 mm×500 mm，肢桿采用L160×16角鋼，綴板采用-440×300×12鋼板，間距1 000 mm，嵌入支撐樁內(nèi)6 m。

預(yù)應(yīng)力錨索采用1860型鋼絞線，入射角度15°，直徑150 mm，間距1 500 mm，長(zhǎng)度27 m，其中錨固段20 m，承載力設(shè)計(jì)值540 kN。

基坑采用管井降水，縱橫間距約14 m，坑內(nèi)共布設(shè)27孔，井深17 m，深入基底約7.5 m，坑外周圈共布設(shè)19孔回灌井，井深15 m。

為減少基坑開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境的影響，在基坑西側(cè)對(duì)基坑外土體和基坑內(nèi)被動(dòng)土區(qū)土體進(jìn)行袖閥管注漿加固。注漿孔呈梅花型布置，間距800 mm。每延米水泥用量80 kg，注漿壓力為0.3～0.5 MPa。

對(duì)主樓電梯井加深部位進(jìn)行袖閥管注漿封底，封底區(qū)采用梅花型布置鉆孔，間距800 mm，注漿深度-17.7 m以下6 m范圍。每延米水泥用量80 kg，注漿壓力0.3～0.5 MPa。

1.3 施工技術(shù)難點(diǎn)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境進(jìn)行分析，總結(jié)出本工程施工難點(diǎn)為：①基坑西側(cè)距離已有建筑最近處約3.5 m，三軸水泥攪拌樁施工應(yīng)考慮對(duì)其產(chǎn)生的影響；②支撐樁施工空孔較深引起的樁的垂直度控制措施；③錨桿施工時(shí)對(duì)土體擾動(dòng)造成的地面沉降控制；④基坑開(kāi)挖時(shí)帷幕滲漏造成地面沉降控制；⑤支撐拆除時(shí)避免大范圍垮塌的控制技術(shù)。

2 施工組織順序

本項(xiàng)目工程施工場(chǎng)地狹窄，基礎(chǔ)施工中各工序間施工干擾大，施工的組織安排遵循均衡、緊湊、連續(xù)的原則，避免出現(xiàn)窩工現(xiàn)象，要充分發(fā)揮機(jī)械和人工的最大效率。

工序間的干擾突出表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：①三軸攪拌樁擴(kuò)徑造成后續(xù)支護(hù)樁施工困難；②帷幕施工時(shí)水泥漿液流失，損壞回灌井；③工程樁樁側(cè)壓漿，損壞降水井；④坑內(nèi)土體注漿加固，損壞坑內(nèi)降水井；⑤部分支撐樁與工程樁位置過(guò)近，工程樁樁側(cè)壓漿影響支撐樁成孔。

為盡可能減少施工工藝交叉造成的相互影響，各個(gè)工藝除嚴(yán)格按照技術(shù)要求操作外，施工順序安排上也應(yīng)兼顧考慮。具體安排如下：①坑內(nèi)降水井施工應(yīng)在工程樁樁側(cè)壓漿結(jié)束后進(jìn)行；②坑外回灌井施工應(yīng)在帷幕施工完成后進(jìn)行；③西側(cè)回灌井和坑內(nèi)降水井施工應(yīng)在土體注漿加固之后進(jìn)行；④支撐樁8 m范圍內(nèi)的工程樁樁側(cè)壓漿應(yīng)在支撐樁施工完成后進(jìn)行。

總體施工組織順序如圖1所示。

圖1 總體施工組織順序圖

3 主要施工技術(shù)方案和技術(shù)難點(diǎn)控制措施

3.1 鉆孔灌注樁

本工程鉆孔灌注樁包含支護(hù)樁、支撐樁（含格構(gòu)柱），特別是支撐樁施工空孔段長(zhǎng)度達(dá)12 m，對(duì)樁垂直度要求較高。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)和地質(zhì)條件，擬采用旋挖鉆機(jī)成孔。鉆孔樁采用鋼護(hù)筒定位，現(xiàn)場(chǎng)制備泥漿護(hù)壁，鋼筋籠和格構(gòu)柱現(xiàn)場(chǎng)加工制作，人工配合汽車(chē)吊吊放，采用商品混凝土導(dǎo)管法灌注施工。

對(duì)樁垂直度控制擬采取如下措施：①樁位放線、護(hù)筒埋設(shè)、開(kāi)鉆時(shí)鉆頭對(duì)中3個(gè)環(huán)節(jié)均安排跟蹤檢查；②成孔過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)鉆機(jī)垂直儀表的監(jiān)控，確保垂直度偏差不超過(guò)1/200；③對(duì)下鋼筋籠困難的鉆孔，嚴(yán)禁強(qiáng)行放置鋼筋籠，應(yīng)采取掃孔措施，掃孔時(shí)應(yīng)保證鉆頭和護(hù)筒對(duì)中。

3.2 三軸攪拌帷幕施工

本工程選用Φ850 mm三軸攪拌樁作為止水帷幕，選用三軸型鉆掘攪拌機(jī)進(jìn)行施工。

三軸攪拌樁止水帷幕施工按圖2順序進(jìn)行，其中陰影部分為重復(fù)套鉆。跳槽式雙孔全套復(fù)攪式連接可以有效保證止水效果。對(duì)于轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況的采用單側(cè)擠壓式連接方式。

圖2 止水帷幕施工順序示意圖

帷幕施工嚴(yán)格按照技術(shù)要求操作，加強(qiáng)垂直度控制，保證帷幕施工質(zhì)量。

對(duì)基坑西側(cè)距離某公司辦公樓較近，三軸水泥攪拌樁施工采取如下措施可減少其對(duì)既有建筑物的擾動(dòng)和影響：①三軸攪拌樁上部6 m深度范圍內(nèi)嚴(yán)禁反復(fù)攪動(dòng)，滿足設(shè)計(jì)要求二噴二攪即可；②三軸攪拌樁施工時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)伴隨有地面沉降，應(yīng)立即停止施工，報(bào)有關(guān)部門(mén)共同商量對(duì)策，或更改施工工藝。

3.3 錨桿施工

本工程地質(zhì)條件具有地下水位高、土體含水量高、飽和粉土具中等液化特點(diǎn)，若采用螺旋鉆機(jī)成孔工藝，鉆孔內(nèi)土體不易返出，同時(shí)孔壁土體受到擾動(dòng)范圍較大，地面變形比較明顯，同時(shí)在孔壁和注漿體之間容易形成軟弱夾層，大幅降低錨桿的承載能力。施工中采用套管鉆機(jī)成孔，成孔過(guò)程中確保套管超前，并采用二次壓力注漿工藝，有效保證錨桿的施工質(zhì)量，減少錨桿施工造成的地面沉降。施工中，可采取如下輔助預(yù)防措施減少對(duì)土體和建筑物擾動(dòng)：①根據(jù)試打情況，在保證錨桿承載力前提下，與設(shè)計(jì)協(xié)商，盡可能減少錨桿的入射角度，以減少循環(huán)水壓；②通過(guò)技術(shù)改造，確保套管超前鉆頭10 cm以上。

3.4 基坑土方開(kāi)挖施工

基坑土方開(kāi)挖遵循“開(kāi)槽設(shè)撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，機(jī)械開(kāi)挖不得損壞已經(jīng)施工完成的支護(hù)樁、支撐梁、格構(gòu)柱和降水井。

本工程采用環(huán)形內(nèi)支撐體系，開(kāi)挖時(shí)采用先沿邊、后中間的開(kāi)挖方式，運(yùn)輸坡道設(shè)置在基坑?xùn)|側(cè)。土方開(kāi)挖至地表以下2 m（相對(duì)標(biāo)高-3.2 m），進(jìn)行冠梁、環(huán)梁和支撐梁施工。

支撐梁施工完畢，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上時(shí)，進(jìn)行支撐梁下部土方開(kāi)挖?？拷瘟簠^(qū)域均采用小型挖掘機(jī)開(kāi)挖，嚴(yán)禁用大型挖掘機(jī)，以免碰壞支撐梁。

沿邊開(kāi)挖每1.5 m一步，配合樁間護(hù)面噴射混凝土施工，待噴射混凝土強(qiáng)度滿足要求后，方可開(kāi)挖下一步土方，一般應(yīng)不少于24 h。

挖至地表以下6.5 m（相對(duì)標(biāo)高-7.7 m）左右時(shí)，進(jìn)行基坑?xùn)|、南、北三側(cè)錨桿施工。待錨桿張拉完畢，進(jìn)行下一步土方開(kāi)挖。

基坑西側(cè)5 m范圍內(nèi)土方先挖至-11.6 m。待主樓基礎(chǔ)底板施工完畢，設(shè)置斜撐后，再挖至基底標(biāo)高。機(jī)械開(kāi)挖時(shí)，基底預(yù)留20～30 cm由人工挖除，避免擾動(dòng)原狀土。

土方收坡時(shí)采用加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，坑內(nèi)輔助采用小型挖掘機(jī)或人工配合清理余土。

基坑開(kāi)挖時(shí)要嚴(yán)密觀察，嚴(yán)防帷幕滲漏造成地面沉降，施工中采取如下預(yù)防措施。

沿邊開(kāi)挖時(shí)應(yīng)仔細(xì)觀察土體內(nèi)含水情況的變化，發(fā)現(xiàn)有滲漏應(yīng)立即停止開(kāi)挖，并將滲漏處堆土反壓。

如果開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生滲漏，應(yīng)視滲流部位、流量、滲漏點(diǎn)大小分別采用下列方法：①如果滲漏點(diǎn)局限于開(kāi)挖面以上，且滲漏量不大，宜采用堵漏靈或雙快水泥抽槽壓注聚氨酯的方法封堵；②如果滲漏點(diǎn)局限于開(kāi)挖面以上，且滲漏量較大，通過(guò)坑外回灌井降低水位后，宜在滲漏點(diǎn)打入泄水管，用鋼板和雙快水泥封堵泄水管周?chē)?，待周?chē)舛虏牧线_(dá)到強(qiáng)度后關(guān)閉泄水管閥門(mén)；③如果滲漏點(diǎn)自開(kāi)挖面上延伸至開(kāi)挖面以下且流量較大，在基坑外滲漏點(diǎn)附近壓注雙液漿，注漿采用壓力控制，最高壓力不得超過(guò)0.3 MPa，同時(shí)要注意支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全；④如果滲漏水流自開(kāi)挖面下向上涌出，應(yīng)立即停止開(kāi)挖，局部回填直至滲漏停止，然后采取上述基坑外注雙液漿措施；⑤若滲漏量過(guò)大，出現(xiàn)較大量的水土流失時(shí)，應(yīng)立即堆土反壓，通過(guò)坑外回灌井降低水位后，采取雙快水泥封堵，或坑外注漿措施。

現(xiàn)場(chǎng)坑外回灌井內(nèi)配置水泵，必要時(shí)可通過(guò)回灌井快速降水后進(jìn)行封堵。

3.5 支撐拆除施工

由于本工程地處繁華市區(qū)，不允許采用有聲拆除方式，且破碎工程量較大。為保證總體施工進(jìn)度和施工方便可行，擬采用靜力破碎拆除，即化學(xué)試劑脹裂、機(jī)械脹裂拆除與人工拆除相結(jié)合的方案。

支撐拆除按照“先換撐、后拆撐”和“先拆支撐梁、后拆環(huán)梁”的原則進(jìn)行。

按設(shè)計(jì)規(guī)定的換撐方式將支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐荷載傳遞到主體結(jié)構(gòu)后，可拆除該區(qū)支撐。

在拆除支撐的前后必須加強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止拆除，確保換撐安全可靠。

4 施工監(jiān)測(cè)

基坑工程采用信息化施工方法邊施工邊監(jiān)測(cè)?；庸こ淌┕ず偷叵陆Y(jié)構(gòu)施工期間，應(yīng)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形、周邊建筑物、重要道路和地下管線等保護(hù)對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，檢查巡視基坑周邊邊坡、地面裂縫等異常情況。通過(guò)監(jiān)測(cè)和檢查巡視，及時(shí)掌握基坑開(kāi)挖和施工過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)和周邊環(huán)境的變化情況，做到及時(shí)預(yù)報(bào)，為基坑邊坡和周邊環(huán)境的安全與穩(wěn)定提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，防患于未然。

基坑施工監(jiān)測(cè)委托有資質(zhì)的第三方進(jìn)行，嚴(yán)格按照基坑規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容應(yīng)涵蓋：①支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)；②基坑周邊環(huán)境（建筑物、道路、管線等）沉降監(jiān)測(cè)；③基坑支護(hù)設(shè)計(jì)文件規(guī)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力等其他監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

監(jiān)測(cè)頻率：①位移、沉降監(jiān)測(cè)用的基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于2個(gè)，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在基坑開(kāi)挖影響范圍之外；土方開(kāi)挖前必須測(cè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始值，且不少于2次。②土方開(kāi)挖過(guò)程中，每天監(jiān)測(cè)1次。當(dāng)遇大雨等特殊情況時(shí)，要適當(dāng)加密觀測(cè)次數(shù)。土方開(kāi)挖至基底且位移穩(wěn)定后，每3～7 d監(jiān)測(cè)1次，直至基坑回填。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要及時(shí)整理并及時(shí)反饋給有關(guān)人員，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象要及時(shí)匯報(bào)。

當(dāng)測(cè)試值大于設(shè)計(jì)或規(guī)范要求時(shí)，要立即組織有關(guān)人員分析原因、研究對(duì)策，同時(shí)加密觀測(cè)次數(shù)，必要時(shí)采取果斷搶險(xiǎn)措施，以防發(fā)生意外。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于基坑支護(hù)工程施工存在施工作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、不可預(yù)見(jiàn)因素多、勞動(dòng)力密集、事故后果嚴(yán)重且不易補(bǔ)救等特點(diǎn)，且本工程位于中心城區(qū)，環(huán)境保護(hù)、文明施工要求高，所以施工前要制訂詳細(xì)的質(zhì)量、環(huán)保、水保、文明施工和安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案和應(yīng)急預(yù)案，確保工程優(yōu)質(zhì)、安全、有序。施工中要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況不斷優(yōu)化施工技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.建筑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造（標(biāo)準(zhǔn)圖集11SG814）[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

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[3]原國(guó)家冶金工業(yè)局.GB50086—2001 錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

[4]山東省建設(shè)廳.GB50497—2009 建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[5]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GBJ50007—2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[6]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ8—2007 建筑變形測(cè)量規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[7]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ94—2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

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作者簡(jiǎn)介：劉曉惠（1973—），女，工程師，現(xiàn)就職于中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司。

〔編輯：曹月〕

Study on Construction Technology of High-rise Building Foundation Pit

Liu Xiaohui

Abstract： On the basis of the study on the construction of the surrounding environment， supporting design scheme of high-rise building foundation， put forward to meet quality， safety， environmental protection requirements of the foundation pit construction sequence， construction technical scheme and monitoring scheme， and the technical difficulties of engineering which are analyzed， corresponding measures.

Key words： high-rise building； foundation pit support； construction technology； research

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉曉惠（1973—），女，工程師，現(xiàn)就職于中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司。

〔編輯：曹月〕

Study on Construction Technology of High-rise Building Foundation Pit

Liu Xiaohui

Abstract： On the basis of the study on the construction of the surrounding environment， supporting design scheme of high-rise building foundation， put forward to meet quality， safety， environmental protection requirements of the foundation pit construction sequence， construction technical scheme and monitoring scheme， and the technical difficulties of engineering which are analyzed， corresponding measures.

Key words： high-rise building； foundation pit support； construction technology； research

參考文獻(xiàn)

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[3]原國(guó)家冶金工業(yè)局.GB50086—2001 錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

[4]山東省建設(shè)廳.GB50497—2009 建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[5]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GBJ50007—2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[6]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ8—2007 建筑變形測(cè)量規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[7]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ94—2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

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作者簡(jiǎn)介：劉曉惠（1973—），女，工程師，現(xiàn)就職于中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司。

〔編輯：曹月〕

Study on Construction Technology of High-rise Building Foundation Pit

Liu Xiaohui

Abstract： On the basis of the study on the construction of the surrounding environment， supporting design scheme of high-rise building foundation， put forward to meet quality， safety， environmental protection requirements of the foundation pit construction sequence， construction technical scheme and monitoring scheme， and the technical difficulties of engineering which are analyzed， corresponding measures.

Key words： high-rise building； foundation pit support； construction technology； research