高層建筑基坑支護(hù)施工對(duì)周邊建筑的影響及工藝優(yōu)化

李立飛

中國(guó)建筑第二工程局有限公司西南分公司 重慶 400020

1 工程概況

某高層建筑項(xiàng)目由3棟大型住宅建筑及1個(gè)地下車庫組成，地下2層、地上30層。該項(xiàng)目基坑總體呈矩形，南北、東西方向長(zhǎng)分別為140 m和65 m，深9.87 m?；颖眰?cè)距離5層居民樓約22 m，南側(cè)、東南側(cè)距離圍墻分別為4.4 m和1.0 m，西側(cè)距離辦公樓、居民樓分別為7.0 m和6.0 m，辦公樓與居民樓均為條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深均為1.6 m。

2 場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況

2.1 水文地質(zhì)

項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)地下水屬第四系孔隙潛水，大氣降水為地下水主要補(bǔ)給來源，地表水主要補(bǔ)給形式為外區(qū)徑流。水文地質(zhì)勘察期間，場(chǎng)地內(nèi)的地下水實(shí)際埋深約為4.65 m，主要由西南向東北，以0.02%的水力坡度緩緩運(yùn)動(dòng)。

2.2 工程地質(zhì)

現(xiàn)場(chǎng)鉆探勘察揭露，項(xiàng)目基坑開挖深度范圍內(nèi)的地層主要有雜填土、粉質(zhì)黏土、粉砂等，深基坑軟弱土地基的物理性能差異較大。

3 基坑工程設(shè)計(jì)情況

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)

結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際情況，工程采用樁錨形式進(jìn)行支護(hù)。施工時(shí)，以三軸攪拌樁為止水帷幕，并采用錨索進(jìn)行錨固。

1）深基坑下部采用樁長(zhǎng)為22.6 m、直徑為850 mm的排樁+樁間距為1.6 m的預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行復(fù)合支護(hù)，深基坑上部則主要按照1∶1的比例進(jìn)行放坡處理。

2）深基坑下部排樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，在預(yù)應(yīng)力錨索施工時(shí)，分別采用HPB300箍筋與HRB400熱軋帶肋鋼筋進(jìn)行“一樁一錨”支護(hù)施工。

3）在錨索支護(hù)施工時(shí)，采用P.O 42.5水泥拌制的水泥漿進(jìn)行注漿，并采用φ15.2 mm鋼絞線作為桿體材料，錨索孔直徑為155 mm，注漿固結(jié)體強(qiáng)度≥20 MPa。

3.2 止水帷幕

將有效樁長(zhǎng)為2 1.0 m 的單排三軸水泥土攪拌樁（φ660 mm@800 mm）設(shè)置于基坑周邊，作為止水帷幕。止水帷幕主要采用連續(xù)套接一孔法，并適當(dāng)調(diào)整樁心距。

3.3 降水井

在基坑周圍建筑物附近、緊貼基坑底邊線內(nèi)側(cè)區(qū)域分別設(shè)置20口回灌井、28口降水井、8口觀測(cè)井。其中，降水井井深15.7 m，井間距為15 m；觀測(cè)井與回灌井井深均為13 m。因基坑寬度較大，所以在降水井設(shè)置過程中，按照20 m左右的實(shí)際間距，在基坑中間還設(shè)置了15口井深為16.7 m的疏干井。

4 基坑支護(hù)施工對(duì)周邊建筑的影響

4.1 基坑施工問題

1）按照連續(xù)套接一孔法工序，先進(jìn)行支護(hù)樁施工，后進(jìn)行止水帷幕施工。在支護(hù)樁鉆孔時(shí)，可能會(huì)擾動(dòng)深基坑止水帷幕，并因其開裂而降低止水效果，由此會(huì)影響周邊建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[1-2]。

2）場(chǎng)地為復(fù)雜的軟土地基，且支護(hù)樁長(zhǎng)度較短，在采用DZ-40型振動(dòng)錘和KH-800B型長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)進(jìn)行施工時(shí)，支護(hù)樁垂直度難以保證，可能會(huì)影響基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也不利于周邊建筑物的安全。

3）項(xiàng)目主要采用跳打方式來防止竄孔，但已完成樁混凝土強(qiáng)度較低。因此，在鋼筋籠下放時(shí)，樁混凝土?xí)霈F(xiàn)離析現(xiàn)象，導(dǎo)致周邊建筑物產(chǎn)生水平位移或不規(guī)則形變。

4）采用原來的連續(xù)套接一孔法工藝施工4 d后，通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)深基坑?xùn)|側(cè)局部地面及個(gè)別墻體出現(xiàn)不同程度的不規(guī)則裂縫，表明深基坑支護(hù)施工嚴(yán)重影響了周邊建筑物的安全。

4.2 問題產(chǎn)生原因

1）場(chǎng)地周邊建筑物均為分批完成的古老建筑，基礎(chǔ)埋深較淺，在施工前已有部分構(gòu)筑物出現(xiàn)了不同程度的非結(jié)構(gòu)性開裂現(xiàn)象。

2）工程采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)在下放鋼筋籠時(shí)，振動(dòng)器會(huì)強(qiáng)烈振動(dòng)地基基礎(chǔ)，大大降低了深基坑基礎(chǔ)松散土的密實(shí)度。

3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，本工程③2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土輕微液化，加之場(chǎng)地水文、工程地質(zhì)條件惡劣，施工時(shí)地下水位急劇變化，導(dǎo)致場(chǎng)地周邊的建筑院墻局部、一些改建平房產(chǎn)生不同程度的墻體裂縫。

5 施工工藝優(yōu)化措施

1）在止水帷幕施工時(shí)，改變?cè)惺┕ろ樞?，即先進(jìn)行止水帷幕施工，后進(jìn)行支護(hù)樁施工，使錨索注漿固結(jié)體強(qiáng)度得到增加。

2）在支護(hù)樁施工時(shí)，采用全面鉆進(jìn)法，主要基于三翼硬質(zhì)合金鉆頭的SJ150型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)通過自然造漿進(jìn)行正循環(huán)成孔。為確保泥漿性能，采用3 t工業(yè)火堿和30 t膨潤(rùn)土材料人工造漿，盡可能避免坍孔、縮孔等支護(hù)樁施工問題。

3）為減少地層振動(dòng)對(duì)周邊建筑物安全性與穩(wěn)定性的影響，在支護(hù)樁成孔施工時(shí)，改用“隔三打一”的方式，并借助吊車下放鋼筋籠。

4）調(diào)整工藝，利用先進(jìn)的SWM（型鋼水泥土攪拌墻）工法進(jìn)行支護(hù)樁施工，成樁后立即下放H型鋼，加快成樁速度，適當(dāng)提高水灰比參數(shù)，確保下放順利。

5）在施工時(shí)，若出現(xiàn)型鋼下放不順的情況，則將鉆機(jī)回撤，重新攪噴，待透孔后再下放鋼筋籠，嚴(yán)禁采用振動(dòng)器振動(dòng)下放H型鋼，以防場(chǎng)地土層在激烈振動(dòng)下發(fā)生液化。

6）錨索施工時(shí)，通過旋噴方式擴(kuò)大錨孔，并在開鉆前先對(duì)旋噴擴(kuò)大頭錨索具體位置、鉆機(jī)鉆桿角度等進(jìn)行檢查，將水平與垂直方向的鉆桿誤差控制在要求范圍之內(nèi)。

7）旋噴擴(kuò)大錨孔施工時(shí)，應(yīng)往返擴(kuò)孔3遍，噴嘴轉(zhuǎn)速、給進(jìn)速度分別調(diào)整為9～14 r/min和14～21 cm/min，噴嘴噴射壓力應(yīng)≥20 MPa。注漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)通過封堵孔口以防突水帶砂，同時(shí)應(yīng)每間隔2.0 m的距離沿錨索桿體設(shè)1個(gè)可使各鋼絞線相分離的定位支架。

8）旋噴錨桿鉆機(jī)成孔后，應(yīng)及時(shí)采取孔口封堵措施將孔口堵塞，如果漿液硬化而未能將鉆孔填滿，則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充并注入水灰比為0.3～0.5的純水泥漿漿液。注漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)循環(huán)攪拌，邊攪邊用。

6 效果監(jiān)測(cè)

按照上述方法變更施工工藝后，在鉆機(jī)開挖施工前后，采用信息化手段對(duì)深基坑支護(hù)施工全過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容為施工場(chǎng)地周邊地下管線變形、基坑深層水平位移、周邊建筑物沉降變形、深基坑豎向位移、坡頂水平位移、旋噴擴(kuò)大頭錨索內(nèi)力等，然后采用理正深基坑支護(hù)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。實(shí)踐表明，深基坑周邊地表及相關(guān)支護(hù)結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)較大的沉降與位移，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均控制在預(yù)警值之內(nèi)。

7 結(jié)語

以復(fù)雜軟土環(huán)境下的高層建筑基坑支護(hù)工程為例，在全面考慮既有施工工藝對(duì)周邊建筑物影響的基礎(chǔ)上，對(duì)原施工工藝及方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提出了一種基于SMW的施工工法。通過局部采用旋噴擴(kuò)大頭錨索和單排三軸水泥土攪拌樁內(nèi)插型鋼的方式，取代原排樁+預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)方式，從而在深基坑支護(hù)樁與周圍鄰近建筑之間構(gòu)筑起一道“柔性墻”。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，改進(jìn)工藝后，深基坑支護(hù)施工對(duì)周邊建筑的影響較小，取得了較好的實(shí)施效果。

[1] 郭崚.淺析高層建筑富含地下水基坑支護(hù)方案[J].福建建材,2019 (11):62-63.

[2] 張宇.試論高層住宅建筑工程中的深基坑支護(hù)施工技術(shù)與工藝[J]. 低碳世界,2019,9(8):160-161.