高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)探析

王偉燊

（南昌市第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司 江西南昌 330038）

高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)探析

王偉燊

（南昌市第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司 江西南昌 330038）

隨著我國(guó)國(guó)土資源的日益緊張，現(xiàn)代化城市建設(shè)的加快，高層建筑也就越來(lái)越多，而城市地下空間的開(kāi)發(fā)與利用也在逐步加強(qiáng)和完善。本文就主要針對(duì)高層建筑工程中的深基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行了闡述。并對(duì)基坑工程施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，供同行參考。

高層建筑；基坑工程；支護(hù)施工；問(wèn)題分析

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)高層建筑在不斷發(fā)展的同時(shí)，我們也要關(guān)注到施工技術(shù)方面所存在的不足以及存在的問(wèn)題，只有不斷完善技術(shù)才能積極的引導(dǎo)其緊隨時(shí)代的發(fā)展潮流。而高層建筑工程基坑支護(hù)雖是臨時(shí)性的，但若不采用合理的支護(hù)體系有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此，其支護(hù)工程投資較大，通常沿基坑周邊每沿米需上萬(wàn)元。如何在確保安全可靠的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的土質(zhì)條件和施工技術(shù)、設(shè)備水平，選擇合理，經(jīng)濟(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案，一直是深基坑支護(hù)問(wèn)題研究的一個(gè)重要內(nèi)容。因此，科學(xué)、合理地組織基坑支護(hù)與開(kāi)挖工程施工，是施工企業(yè)提高施工效率、保證工程質(zhì)量及施工進(jìn)度的重要舉措。對(duì)此，本文就高層建筑基坑支護(hù)施工技術(shù)做一番探析。

1 高層建筑工程施工技術(shù)

常見(jiàn)的高層建筑工程施工技術(shù)主要有：深基坑支護(hù)施工技術(shù)、模板工程施工技術(shù)、梁柱施工技術(shù)、鋼筋工程施工技術(shù)、混凝土工程施工技術(shù)等，在此，下面僅就高層建筑的深基坑支護(hù)施工技術(shù)做下探討：

深基坑支護(hù)工程的特點(diǎn)：

隨著高層建筑的不斷發(fā)展，基坑也開(kāi)始朝著大深度的方向發(fā)展，為了便于施工，基坑的開(kāi)挖面積也在不斷增加，加上復(fù)雜的開(kāi)挖條件，對(duì)于基坑的支護(hù)工程提出了更高的要求，也在很大程度上加大了基坑施工的難度。就目前而言，深基坑支護(hù)工程的基本特點(diǎn)包括：

（1）隨著基坑形式的變化而變化，形式多種多樣；

（2）屬于臨時(shí)性工程，貫穿于基坑施工的始終，施工周期長(zhǎng)；

（3）施工的規(guī)模較大，且成本相對(duì)較高；

（4）地質(zhì)條件復(fù)雜多變，施工條件差。

支護(hù)工程的作用主要有：①可以確保基坑邊坡的穩(wěn)定性，起到防止坍塌和陷落的作用；②確保深基坑工程在施工過(guò)程中，不會(huì)受到土體變動(dòng)產(chǎn)生的影響；③可以通過(guò)排水、截水等，促使基坑中的水排出，保證基坑工程可以在地下水位以上進(jìn)行正常施工，切實(shí)保證施工的安全。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和方案的選擇

支護(hù)結(jié)構(gòu)的種類繁多，國(guó)內(nèi)常用的幾種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式如下：

2.1 擋土灌注排樁或地下連續(xù)墻

擋土灌注排樁系以現(xiàn)場(chǎng)灌注樁按隊(duì)列式布置組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)；地下連續(xù)墻系用機(jī)械施工方法成槽，在槽內(nèi)放置鋼筋籠并澆灌混凝土形成地下墻體。

特點(diǎn)：剛度大，抗彎強(qiáng)度高，變形小，適應(yīng)性強(qiáng)，振動(dòng)小，噪聲低，但排樁不能止水，連續(xù)墻施工需較多機(jī)具設(shè)備。

適用條件：①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一、二、三級(jí)；②懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場(chǎng)地中不宜大于5m；③當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí)，宜采用降水、排樁與水泥土樁組合止水帷幕或采用地下連續(xù)墻；④適用于逆作法施工；⑤變形較大的基坑邊可選用雙排樁。

2.2 排樁土層錨桿支護(hù)

系在穩(wěn)定土層鉆孔，用水泥漿或水泥砂漿將鋼筋與土體粘結(jié)在一起拉結(jié)排樁擋土。

特點(diǎn)：能與土體結(jié)合承受很大拉力，變形小，適應(yīng)性強(qiáng)，不用大型機(jī)械，費(fèi)用低。

適用條件：①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一、二、三級(jí)；②適用于難以采用支撐的大面積深基坑；③不宜用于地下水大、含有化學(xué)腐蝕物的土層和松散軟弱土層。

2.3 排樁內(nèi)支撐支護(hù)

系在排樁內(nèi)側(cè)設(shè)置型鋼或鋼筋混凝土水平支撐，用以支擋基坑側(cè)壁進(jìn)行擋土。

特點(diǎn)：受力合理，易于控制變形；但需大量支撐材料，基坑內(nèi)施工不便。

適用條件：①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一、二、三級(jí)；②適用于各種不易設(shè)置錨桿的較松軟土層及軟土地基；③當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí)，宜采用降水措施或采用止水結(jié)構(gòu)。

2.4 水泥土墻支護(hù)

系由水泥土樁相互搭接形成的格柵狀、壁狀等形式的連續(xù)重力式擋土止水墻體。

特點(diǎn)：具有擋土、止水雙重功能；施工機(jī)具設(shè)備比較簡(jiǎn)單；使用材料單一，費(fèi)用較低。

適用條件：①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二、三級(jí)；②水泥土墻施工范圍內(nèi)地基土承載力不宜大于15OkPa；③基坑深度不宜大于6m；④基坑周圍具備水泥土墻的施工寬度。

2.5 土釘墻或噴錨支護(hù)

系用土釘或預(yù)應(yīng)力錨桿加固的基坑側(cè)壁土體，與噴射鋼筋混凝土護(hù)面組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載力較高；可阻水，變形小，安全可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，施工機(jī)具簡(jiǎn)單，施工靈活，污染小，噪聲低，對(duì)周邊環(huán)境影響小，費(fèi)用低。

適用條件：①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二、三級(jí)的非軟土場(chǎng)地；②土釘墻基坑深度不宜大于12m；噴錨支護(hù)適于無(wú)流砂、含水量不高、非淤泥等流塑土層的基坑，開(kāi)挖深度一般不大于18m；③當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí)，應(yīng)采取降水或止水措施。

2.6 逆作拱墻支護(hù)

系在平面上將支護(hù)墻體或排樁作成閉合拱形的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)主要承受壓應(yīng)力，可充分發(fā)揮材料特性，結(jié)構(gòu)截面小，底部不用嵌固，可減少埋深，受力安全可靠，變形小，外形簡(jiǎn)單，施工方便，費(fèi)用低。

適用條件：①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二、三級(jí)；②波泥和淤泥質(zhì)土場(chǎng)地不宜采用；③基坑平面尺寸近似方形或圓形，基坑施工場(chǎng)地適合拱圈布置；④基坑深度不宜大于12m拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/8；⑤地下水位高于基坑底面時(shí)，應(yīng)采取降水或止水措施。

2.7 鋼板樁

系采用特制的型鋼板樁，機(jī)械打入地下，構(gòu)成一道連續(xù)的板墻，作為擋土、擋水圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

特點(diǎn)：承載力高、剛度大、整體性好、鎖口緊密、水密性強(qiáng)，能適應(yīng)各種平面形狀和土質(zhì)，打設(shè)方便，施工快速，可回收使用，但需大量鋼材，一次性投資較高。

適用條件：①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二、三級(jí)；②基坑深度不宜大于10m；③地下水位高于基坑底面時(shí)，應(yīng)采取降水或止水措施。

施工方案選擇時(shí)，可以選擇其中一種，也可多種支護(hù)結(jié)合使用，特別注意的是選擇透水性支護(hù)還是止水支護(hù).對(duì)于因降水而可能導(dǎo)致固結(jié)沉降的軟弱地基、細(xì)砂層或粘土層組成的軟弱的地基以及含水層豐富的砂礫地層，宜優(yōu)先選用止水式支護(hù)。

3 監(jiān)測(cè)

3.1 對(duì)周邊環(huán)境的監(jiān)護(hù)

充分了解包括基坑周圍相當(dāng)于基坑開(kāi)挖深度的2～3倍范圍內(nèi)地上的建筑物、高聳塔桿、輸電線纜、古建文物、道路橋梁，以及地下管線、人防、隧道、地鐵等設(shè)施和障礙物。如發(fā)現(xiàn)既有建筑物已有裂損傾斜等情況，應(yīng)收集其詳細(xì)資料，并在必要處做出標(biāo)記或攝像、繪圖等。然后對(duì)調(diào)查對(duì)象承受地基變形的性能做出分析鑒定，確定應(yīng)采取的監(jiān)護(hù)方法，以及對(duì)基坑的影響并在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中加以充分考慮。

3.2 開(kāi)挖過(guò)程監(jiān)測(cè)

對(duì)開(kāi)挖過(guò)程實(shí)施跟蹤監(jiān)測(cè)，并將信息及時(shí)反饋，充分掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑內(nèi)外土體移動(dòng)，隨時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保施工安全安全順利進(jìn)行。施工監(jiān)測(cè)的作用還在于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性，并有利于積累資料，為今后改進(jìn)設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)提供依據(jù)。

3.3 基礎(chǔ)施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)

基坑支護(hù)施工完成基坑開(kāi)挖后是支護(hù)結(jié)構(gòu)受力最不利的階段，基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)應(yīng)延續(xù)到地下結(jié)構(gòu)施工完并回填一定深度的土。在該階段應(yīng)密切注意監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋信息并對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性有充分的了解，如有異常應(yīng)及時(shí)采取措施，防止意外事故的發(fā)生，該階段的監(jiān)測(cè)內(nèi)容方法與開(kāi)挖過(guò)程的相同。

4 存在問(wèn)題

基坑工程支護(hù)技術(shù)雖已在全國(guó)不同地區(qū)、不同的地質(zhì)條件下取得了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，甚至在一些方面達(dá)到國(guó)際水平，但仍有一些問(wèn)題需進(jìn)一步研究和提高，以適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。

（1）土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)cφ值的確定.盡管cφ值可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，但從理論上說(shuō)也不一定符合分析方法所需，因?yàn)橥馏w的抗剪強(qiáng)度與其受力途徑有很大關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)給出的往往是加載過(guò)程下的強(qiáng)度指標(biāo)，而基坑支護(hù)中的土體卻是卸載過(guò)程下的破壞。

（2）土壓力值的確定。土壓力大小直接影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全度，但要精確計(jì)算土壓力目前還十分困難，現(xiàn)在采用的仍是庫(kù)侖公式或朗肯公式，其雖然可用于工程，但誤差較大。另外土體物理力學(xué)參數(shù)的選擇更是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，尤其在深基坑開(kāi)挖后，參數(shù)是可變值，因此很難準(zhǔn)確計(jì)算出支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力。

（3）排樁、地下連續(xù)墻的內(nèi)力和變形的精確計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，其計(jì)算模型理應(yīng)是考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系和土三者共同作用的空間分析。目前簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題計(jì)算，難以反映空間效應(yīng)，今后宜發(fā)展適用的是三維計(jì)算程序，使之更能符合基坑空間形體的計(jì)算。

5 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑是未來(lái)城市發(fā)展的重要方向，隨著我國(guó)城市化的不斷發(fā)展，未來(lái)高層建筑施工技術(shù)必將擁有廣闊的應(yīng)用空間。加強(qiáng)高層建筑施工技術(shù)研究和探析，有利于明確現(xiàn)有施工技術(shù)的種類和應(yīng)用條件，了解施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)，做到施工過(guò)程中的趨利避害，從而為我國(guó)城市化發(fā)展，貢獻(xiàn)優(yōu)質(zhì)工程。

[1]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）.

[2]張孔修.高層建筑基坑的開(kāi)挖與支護(hù).鋼鐵設(shè)計(jì)，1998.

[3]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）.

[4]王世平.對(duì)高層住宅的房建施工技術(shù)的探討[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，17：46.

TU97

A

1673-0038（2015）45-065-02

收稿日期：2015-10-20