高層建筑深基坑工程支護(hù)施工技術(shù)

雷宇

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

1 深基坑支護(hù)意義

工程建設(shè)對(duì)土地資源的需求量較大，因此，為了保證建筑企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，工作人員必須堅(jiān)持國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展方針，提高土地資源的利用率。充分利用土地資源能夠在保證建筑工程項(xiàng)目順利開展的同時(shí)，為建筑企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在建筑工程施工過(guò)程中，工作人員需要全面考察施工建設(shè)區(qū)域，包括環(huán)境、水文、地質(zhì)等情況，并且根據(jù)實(shí)際建設(shè)情況來(lái)做好環(huán)境保護(hù)工作，從而減少環(huán)境污染以及對(duì)施工區(qū)域周邊居民日常生活的影響。在深基坑施工中，隨著基坑施工深度的不斷增加，土方開挖的面積也越來(lái)越大，基坑的時(shí)空效應(yīng)也越來(lái)越明顯。因此，施工難度呈直線上升趨勢(shì)，深基坑施工技術(shù)面臨著新的挑戰(zhàn)。如何有效落實(shí)深基坑支護(hù)施工技術(shù)已經(jīng)成為建筑施工企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

為了提升深基坑支護(hù)在建筑建設(shè)中的保護(hù)作用，減少安全問(wèn)題及對(duì)周邊建構(gòu)筑物的影響，可加強(qiáng)對(duì)深基坑受到雨水腐蝕、地質(zhì)條件等環(huán)境因素影響的實(shí)地探查與分析，采用與之相匹配的支護(hù)技術(shù)，達(dá)成支護(hù)目的。此外，在進(jìn)行深基坑支護(hù)形式選擇的過(guò)程中，施工人員需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，全面針對(duì)各種情況進(jìn)行勘探與分析。具體的勘探包含土質(zhì)、地形及氣候等方面，了解上述數(shù)據(jù)及信息之后，根據(jù)數(shù)據(jù)整理結(jié)果制訂解決方案，最終，建設(shè)高質(zhì)量地基，為后續(xù)建筑工程施工流程順利推進(jìn)做準(zhǔn)備

2 深基坑支護(hù)施工技術(shù)特點(diǎn)

深基坑支護(hù)技術(shù)是一項(xiàng)能夠充分保障建筑地下與基坑周圍環(huán)境以及施工安全的技術(shù)，具體采用圍擋、加固等措施，從而對(duì)深基坑周圍以及側(cè)壁等方面進(jìn)行保護(hù)，這是保障高層建筑穩(wěn)定有序施工的基本要素[1]。

從國(guó)內(nèi)高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)的相關(guān)研究來(lái)看，其特點(diǎn)如下。

2.1 地質(zhì)地形環(huán)境復(fù)雜

深基坑支護(hù)施工需要同時(shí)考慮地下和地面環(huán)境，不僅包括地質(zhì)條件，還涉及原有的地下管道、地面設(shè)施和建筑物等建設(shè)情況。因?yàn)樵诓煌牡貐^(qū)施工，其地質(zhì)和水文環(huán)境有很大的差異性，加上地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，它們都會(huì)影響支護(hù)技術(shù)的選擇和實(shí)際加固效果。此外，開挖施工容易造成不均勻沉降。有些建筑工程規(guī)劃在人流量較大的城區(qū)中心，施工企業(yè)需要考慮開挖施工的影響程度，應(yīng)在保障地基穩(wěn)固性和深基坑施工安全性的同時(shí)減少對(duì)民眾生活出行和環(huán)境的影響，以體現(xiàn)深基坑施工的環(huán)保性。

2.2 勘測(cè)數(shù)據(jù)復(fù)雜

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選擇和施工技術(shù)方案的選定與現(xiàn)場(chǎng)施工條件和地面環(huán)境等有著莫大的關(guān)聯(lián)。因此，為了全面掌握這些信息，相關(guān)技術(shù)人員必須通過(guò)前期的地質(zhì)勘察來(lái)了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)形態(tài)與基坑巖層，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查和與相關(guān)單位溝通等方式來(lái)獲取歷年的地下水位、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、電力、給排水等市政工程建設(shè)和規(guī)劃情況，從而為施工設(shè)計(jì)提供參考。但各種數(shù)據(jù)的收集比較困難，基坑深度、復(fù)雜的地形地勢(shì)、廣泛的測(cè)量范圍、專業(yè)的測(cè)量技術(shù)和繁復(fù)的測(cè)量流程等都會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)整理篩選工作量也較大。因此，施工企業(yè)一定要重視前期的勘察工作，做好嚴(yán)格細(xì)致的質(zhì)量監(jiān)管，并進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的整理和計(jì)算，為深基坑支護(hù)施工技術(shù)的高效應(yīng)用做好準(zhǔn)備。

2.3 易誘發(fā)安全事故

深基坑支護(hù)施工為地下施工，隨著施工深度的不斷增加，施工過(guò)程容易受周圍環(huán)境、地質(zhì)、施工行為、材料等因素的影響而出現(xiàn)不同程度的問(wèn)題，因此施工風(fēng)險(xiǎn)較高。一旦某個(gè)施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)降低施工效率，而且會(huì)危及現(xiàn)場(chǎng)人員和周邊建筑物等[2]。比如：施工地區(qū)地下存在較多的障礙物和復(fù)雜管線，開挖時(shí)很容易對(duì)其造成破壞，引起的不均勻沉降也會(huì)導(dǎo)致周邊建構(gòu)筑物開裂、坍塌；土方開挖不合理、沒(méi)有考慮土層變化對(duì)后續(xù)施工的影響和支護(hù)結(jié)構(gòu)變形量、有些施工單位對(duì)支護(hù)加固措施的關(guān)注和投入不夠、施工技術(shù)水平不足等都會(huì)增加意外事件的發(fā)生概率。多數(shù)基坑發(fā)生安全事故多為施工單位對(duì)工程自身不夠重視，支撐架設(shè)不及時(shí)、地質(zhì)情況與勘察揭露不一致但未反饋給勘察、設(shè)計(jì)單位、或者一味貪圖進(jìn)度，忽視質(zhì)量所造成。

2.4 基坑深度較大

我國(guó)雖然國(guó)土面積較大，但目前各城市可用于建筑工程的土地越來(lái)越少，開發(fā)成本和難度也逐漸加大。為了能夠更好地利用有限的土地資源，在我國(guó)建筑施工技術(shù)水平不斷提升的前提下，地下開發(fā)深度會(huì)逐步加深，有些城市已經(jīng)達(dá)到6 層，最深已達(dá)20m，并且還有持續(xù)增加的趨勢(shì)。面對(duì)這種迅速發(fā)展的形勢(shì)，深基坑支護(hù)施工技術(shù)的重要性和提高該技術(shù)水平的迫切性越發(fā)明顯。此外，雖然支護(hù)技術(shù)形式多種多樣，為實(shí)際項(xiàng)目提供了更多的選擇，但其適用性各不相同，仍存在不少缺陷有待改善。在建筑工程持續(xù)雙向的發(fā)展過(guò)程中，施工企業(yè)還需要根據(jù)實(shí)際工程情況等應(yīng)用條件繼續(xù)完善相關(guān)支護(hù)技術(shù)?；由疃扰c施工難度成指數(shù)關(guān)系，基坑越深、面積越大，時(shí)空效應(yīng)越明顯。

3 深基坑支護(hù)施工技術(shù)類型

3.1 攪拌樁支護(hù)技術(shù)

應(yīng)用深層攪拌樁支護(hù)技術(shù)時(shí)，形成穩(wěn)固性更強(qiáng)的水泥擋土墻是深基坑支護(hù)建設(shè)的最終目的，具體實(shí)施時(shí)可采用攪拌機(jī)攪拌的形式，對(duì)已添加固化劑的基坑中的土壤進(jìn)行攪拌與混合，促使坑下軟土與固化劑之間發(fā)生一系列的化學(xué)、物理反應(yīng)，經(jīng)過(guò)深層攪拌處理后，達(dá)到固化效果，穩(wěn)定土壤，提升深基坑建設(shè)質(zhì)量。水泥擋土墻主要適用于軟黏土地質(zhì)之中，適配基坑深度在3～6m 之間，大部分施工中圍護(hù)擋墻的長(zhǎng)度一般控制在3～4m[3]。深層攪拌樁支護(hù)施工時(shí)，此項(xiàng)技術(shù)噪聲較低，對(duì)于作業(yè)周邊環(huán)境影響較小，廣泛受到施工團(tuán)隊(duì)及周邊住戶的歡迎。

3.2 土釘墻支護(hù)技術(shù)

土釘墻的優(yōu)勢(shì)在于能夠提高基坑邊坡的穩(wěn)定性，其主要被應(yīng)用于對(duì)施工區(qū)域內(nèi)天然土體進(jìn)行加固，在實(shí)際施工應(yīng)用中結(jié)合噴射面板，土釘墻與噴射面板在合力后形成重力擋土墻。土釘墻在提升基坑邊坡的穩(wěn)定性方面發(fā)揮作用，在保持現(xiàn)有穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，穩(wěn)定性進(jìn)一步提升，可采用插筋、鉆孔以及注漿等推進(jìn)。除此之外，在施工中墻體強(qiáng)度不足可能會(huì)誘發(fā)安全事故，將金屬土釘打入擋土墻之內(nèi)，提升墻體強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)整體深基坑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。通常情況下，應(yīng)用土釘墻技術(shù)時(shí)，為保證深基坑支護(hù)效果，現(xiàn)場(chǎng)施工深度需控制在4m 以上。

3.3 排樁支護(hù)技術(shù)

實(shí)際的深基坑支護(hù)中，如果水位保持在較低的狀態(tài)，容易形成土拱現(xiàn)象，地下水位若過(guò)高，可利用排樁的形式進(jìn)行地下水位的控制，其技術(shù)原理主要是將水泥攪拌技術(shù)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)提升深基坑支護(hù)質(zhì)量的目的。在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)與施工人員需要將工作重點(diǎn)集中在土壤密度把控上，主要原因在于土拱的形成需要較大的土壤密度，而密集排列作為排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要分布形式，對(duì)于提升支護(hù)樁在其中的固定作用及防水效果很有效。目前，深基坑施工中比較常用柱列式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)技術(shù)對(duì)土壤的要求更高，為滿足施工安全標(biāo)準(zhǔn)，必須在施工中添加鋼筋混凝土板、鋼板等材料，借此促進(jìn)支護(hù)質(zhì)量提升[4]。

3.4 地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)

地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)主要是對(duì)基坑進(jìn)行護(hù)壁處理，利用挖槽技術(shù)對(duì)連續(xù)墻進(jìn)行加固，降低地下水所產(chǎn)生的流水侵蝕影響。在實(shí)際施工的過(guò)程中，地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)具有靈活性特性，尤其在面對(duì)較為復(fù)雜的情況時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，當(dāng)進(jìn)行10m 以上的地基建設(shè)工程施工時(shí)，深基坑開挖階段就可利用地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)深基坑進(jìn)一步夯實(shí)。目前，深基坑作業(yè)項(xiàng)目中所使用的幾類支護(hù)結(jié)構(gòu)中，地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)效果較為突出。但是，該項(xiàng)技術(shù)在施工中的要求也較高，并不適用于土壤條件較為復(fù)雜的深基坑項(xiàng)目，而是更加適合應(yīng)用于軟土類基坑施工。此外，地下連續(xù)墻支護(hù)墻體坡度較大，是承擔(dān)基坑穩(wěn)定的主要重力點(diǎn)，可減少塌方事故的發(fā)生。同時(shí)，施工對(duì)周邊環(huán)境影響較小，噪聲也比較低，可保證周邊居民的正常生活。

3.5 拉森鋼板樁支護(hù)技術(shù)

為保證深基坑支護(hù)效果，技術(shù)人員采用將鋼板樁插入的形式提升基坑的穩(wěn)定性，在鋼板樁插入固定的程序中，利用挖掘機(jī)與振動(dòng)錘，將鋼板樁按片插入，同時(shí)應(yīng)用液壓夾對(duì)每片鋼板樁進(jìn)行固定與連接，拉森鋼板樁連接后保持垂直向下的狀態(tài)，通過(guò)下沉的方式形成排列與分布，完成基坑支護(hù)。在支護(hù)完成后的地基施工中，為防止支護(hù)結(jié)構(gòu)受到破壞，專業(yè)技術(shù)人員需對(duì)其狀態(tài)采用定時(shí)抽查與不定期抽查的工作模式，查找支護(hù)結(jié)構(gòu)中存在問(wèn)題的位置，重新進(jìn)行拉森鋼板樁安裝。

在拉森鋼板樁完成排列與安插后，就會(huì)進(jìn)行沉樁處理[5]。在沉樁的過(guò)程中，施工技術(shù)人員需要經(jīng)過(guò)計(jì)算再將鋼板樁分布在基坑周圍，必須保證計(jì)算數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。在基坑周圍沉樁的分布中，提升板樁的對(duì)稱性可達(dá)到提升固定性的目的。如果出現(xiàn)誤差以及合攏方面的問(wèn)題，就可利用對(duì)拉的形式保證其沉樁位置。但是，對(duì)拉的過(guò)程中，需注意對(duì)力的應(yīng)用，一旦用力過(guò)高，板樁將出現(xiàn)偏移。因此，用力的計(jì)算至關(guān)重要。

4 高層建筑工程施工中深基坑支護(hù)的施工技術(shù)管控

4.1 鋼板樁支護(hù)技術(shù)管控

為達(dá)到嚴(yán)格控制拉森鋼板樁支護(hù)技術(shù)的施工工藝，保證施工質(zhì)量良好，要采取漿液攪拌法雙軸攪拌樁，其停漿面要比樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高多出至少500mm。然后，施工開始前要進(jìn)行試樁，使用的試樁數(shù)量要大于3根；通過(guò)掌握該場(chǎng)地的成樁經(jīng)驗(yàn)和操作技術(shù)參數(shù)，在試驗(yàn)確認(rèn)且條件全部滿足之后才能開始全面施工。此外，室內(nèi)配比試驗(yàn)要在施工前進(jìn)行。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擬處理的最弱層土性質(zhì)，選擇相應(yīng)的外摻劑和外摻劑參量，確保樁身材料強(qiáng)度的單樁承載力大于由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁承載力。

4.2 土釘墻支護(hù)技術(shù)管控

土釘墻墻面布置土釘分為豎向和平面兩種布置方式。豎向布置時(shí)采用中部長(zhǎng)、上下短的形式；平面布置時(shí)采用要減少在陽(yáng)角的布置，陽(yáng)角處的土釘要在相鄰側(cè)面上下錯(cuò)開布置；同時(shí)，土釘要大于2 排，且與水平面夾角在5°～20°之間。土釘要設(shè)置在間距1000～2000mm 的對(duì)中架，鉆孔后要及時(shí)進(jìn)行清孔并置入土釘進(jìn)行注漿，然后封閉孔口。此外，土釘墻支護(hù)技術(shù)方案要根據(jù)地質(zhì)情況、水文條件等因素進(jìn)行優(yōu)化選擇，切土釘墻支護(hù)技術(shù)工程不能夠超出一年的使用期，超過(guò)使用期后要重新進(jìn)行安全評(píng)估。

4.3 地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)管控

（1）導(dǎo)墻采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，要具備足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)角處根據(jù)墻面厚度和設(shè)備情況確定外放尺寸。設(shè)置導(dǎo)墻時(shí)要結(jié)合地質(zhì)情況和施工條件等進(jìn)行確認(rèn)，一般常用倒“L”形和“[”形。導(dǎo)墻的頂面高于地下水位0.5m，頂部高于地面，底部進(jìn)入土體深度大于200mm 的同時(shí)，導(dǎo)墻本身深度要大于1.2m。

（2）制備泥漿首先要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置泥漿池或者泥漿箱。然后，選用膨潤(rùn)土作為泥漿的拌制材料，根據(jù)土層情況確定泥漿配合比，新拌制的泥漿要貯放大于24h并經(jīng)過(guò)充分水化。在使用前，要對(duì)泥漿和其配合比進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，此外，測(cè)試過(guò)程中要對(duì)循環(huán)泥漿每天進(jìn)行至少一次測(cè)試。

（3）成槽前要驗(yàn)算槽壁的穩(wěn)定性，其過(guò)程中影響槽壁穩(wěn)定范圍內(nèi)不允許超載。單元槽長(zhǎng)度一般在4～6m；異形槽段長(zhǎng)度展開后中心線長(zhǎng)度要小于7m；槽內(nèi)泥漿面要高于導(dǎo)墻面0.3m。成槽后要及時(shí)檢查泥漿指標(biāo)、槽位槽深、槽段長(zhǎng)度和槽壁的垂直度。地下連續(xù)墻成槽允許存在一定的偏差。此外，成槽后要清刷槽段接頭部分，清刷過(guò)程中要保證刷壁器上面沒(méi)有泥，刷壁深度到槽段底部，次數(shù)大于10 次。刷壁結(jié)束后清基并置換泥漿。最后，清基后要對(duì)槽段底部的泥漿進(jìn)行檢測(cè)，取樣點(diǎn)距離槽底應(yīng)當(dāng)在0.5～1.0m。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑深基坑支護(hù)施工是一項(xiàng)復(fù)雜性較高的工程，因此，在實(shí)際施工的過(guò)程中需充分考慮到地下水情況、地質(zhì)條件、深度等因素，從而對(duì)深基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行合理選擇。同時(shí)，要為深基坑施工技術(shù)的有序開展提供機(jī)械設(shè)備的良好支持，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。最后，需對(duì)深基坑支護(hù)施工進(jìn)行有效檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并予以解決，從而保障整個(gè)工程的質(zhì)量。