高層建筑深基坑工程支護技術(shù)

馮杰

摘要：深基坑支護工程在選型、計算以及施工等方面是否滿足工程需求，對高層建筑工程施工的工期、安全性以及經(jīng)濟效益具有重要影響。高層建筑深基坑工程支護技術(shù)，應(yīng)考慮荷載因素的影響，計算高層建筑深基坑施工中的土壓力，在深基坑多層開挖施工中，保證每層均可建立倒運平臺，進一步解決施工現(xiàn)場地下水滲漏問題，至此完成深基坑施工。

關(guān)鍵詞：高層建筑;深基坑工程;支護技術(shù);

引言：近年來，我國建筑行業(yè)得到長足發(fā)展，房屋建筑工程規(guī)模持續(xù)擴大，其在有效緩解城市用地矛盾的同時，對建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)質(zhì)量、基坑施工水平的要求更嚴(yán)格。高層建筑深基坑支護施工技術(shù)較為復(fù)雜、系統(tǒng)，其施工質(zhì)量影響整個建筑工程的經(jīng)濟效益，加上高層建筑現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，深基坑施工環(huán)節(jié)面臨諸多施工難點，需在施工前進行現(xiàn)場勘察，制定科學(xué)的施工方案，保證深基坑的穩(wěn)定性及安全性。因此，從技術(shù)角度著手，重點探討高層房建深基坑工程支護施工技術(shù)要點。

1 高層建筑深基坑工程支護施工技術(shù)類型

1.1 鋼板樁支護

鋼板樁支護是使用具備鉗口或鎖口的熱軋型鋼制作樁體，將若干數(shù)量鋼板樁依次在深基坑現(xiàn)場指定位置中打入，再按特定順序?qū)︿摪鍢扼w進行連接處理，設(shè)置配套的支撐件或拉錨件，從而形成連續(xù)性基坑支護結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)造型與U形鋼較為相似，但樁體寬度、埋深值較大。在房建工程深基坑施工期間，鋼板樁支護結(jié)構(gòu)將分擔(dān)基坑所承受的水土壓力，改善地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在深基坑施工結(jié)束后，將打入的鋼板樁按順序拔除，清理表面浮土，將樁體進行多次使用。

在應(yīng)用鋼板樁支護技術(shù)時，應(yīng)根據(jù)工程情況與工期要求，選擇搭建臨時性支護結(jié)構(gòu)或是永久性支護結(jié)構(gòu)，合理選擇懸臂板樁、多錨板樁、單錨板樁等結(jié)構(gòu)形式;要求樁體平面結(jié)構(gòu)保持平齊狀態(tài)，盡量減小不規(guī)則轉(zhuǎn)角數(shù)量;在深基坑施工期間，禁止施工技術(shù)人員在支撐結(jié)構(gòu)上開展切割、電焊等操作;在打樁前后，檢查鋼板樁規(guī)格尺寸、樁身外觀質(zhì)量、樁身垂直度與打樁位置。

1.2 土釘墻支護

土釘墻支護是在天然土體結(jié)構(gòu)上打入若干數(shù)量的土釘、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，在表面均勻噴射混凝土，形成適當(dāng)厚度的混凝土面板。在混凝土凝結(jié)硬化后，土釘、鋼筋網(wǎng)與混凝土面板將組成類似重力擋墻的土釘墻體支護結(jié)構(gòu)，持續(xù)對墻后側(cè)土壓力進行抵抗，確保深基坑開挖面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這項技術(shù)被用于加固基坑斜坡面，適用于黏性土地基或是含水豐富的粉細(xì)砂地基。在后續(xù)深基坑施工中，土釘墻中各處土釘體將會共同對土層產(chǎn)生作用，有效提高土體強度，形成土層穩(wěn)定性主動制約機制。同時，土釘墻在承受較大荷載時，并不會出現(xiàn)突發(fā)性塌滑等工程事故，可延遲邊坡塑形變形速度、抑制變形程度。

1.3 深層攪拌支護

深層攪拌支護是將混凝土、水泥等材料作為固化劑，施工人員操縱攪拌機對地基進行強制加固，加入固化劑、噴漿，重復(fù)開展噴漿提升與攪拌下沉作業(yè)。土體顆粒與固化劑接觸后將產(chǎn)生一系列物化反應(yīng)，最終凝結(jié)固化為具有較高強度的整體性結(jié)構(gòu)。這項技術(shù)主要適用于處理飽和性土地基問題，如黏土地基、淤泥質(zhì)土地基等。但是，由于最終所固結(jié)地基的抗拉強度提升幅度較小，并不適用于加固開挖深度超過7m的基坑。

2 深基坑土方開挖施工技術(shù)

基坑土體采用自穩(wěn)式支護方式，且以開挖為主。高層建筑深基坑工程在施工過程中存在場地狹小、土方開挖量大等問題。在這種情況下，可采用多級開挖法輔助基坑施工。

在多級開挖法中，第1級開挖至2～2.8 m，土方支護采用自穩(wěn)式支護結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置倒置平臺進行深基坑施工。應(yīng)根據(jù)工程實際情況，確定所需的深基坑開挖數(shù)量，每一深基坑開挖深度控制在5 m內(nèi)，確保土體得到良好支護，保證中轉(zhuǎn)平臺的正常使用。

同時，每1層土方開挖時，應(yīng)保證每一開挖工序的支護強度達(dá)到圖紙要求的混凝土強度的80%，以保證施工安全。

開孔前，須準(zhǔn)確確定樁位，C25型人工挖孔防撞墻混凝土和灌注樁的厚度應(yīng)為150 mm，墻欄桿應(yīng)加固，在坑口安裝軟化裝置，每天檢查坑口有無有毒氣體，以保證坑口結(jié)構(gòu)安全。

挖掘到設(shè)計深度后，要對坑的底部進行檢測和驗收。人工挖樁和澆筑樁須定期挖出，相鄰的樁體上應(yīng)有孔，每次挖樁時須連續(xù)將樁體的混凝土澆筑到樁頂;

為保證挖土結(jié)構(gòu)干燥，人工挖樁施工時須及時進行沉降處理。土石須按時運到礦山外。禁止在煙囪周圍3 m內(nèi)設(shè)置坡頂。樁長不得超過15 m。

該工程整體樁的混凝土強度等級為C25，加固框架是按全長布置的，采用鋼接頭焊接，接縫應(yīng)根據(jù)規(guī)格錯開。保護層厚度為50 mm。該工程樁身檢查：樁底變形檢測占總樁數(shù)的20%，樁位由有關(guān)部門共同確定，檢查合格后方可進行土方開挖。

在進行土方多層開挖作業(yè)時，容易出現(xiàn)地下滲水的現(xiàn)象，選用TRD工法建設(shè)止水帷幕防治滲水。TRD機與傳統(tǒng)的三軸深層攪拌樁機相比高度更低，更適宜土方多層開挖作業(yè)。而自穩(wěn)式支護結(jié)構(gòu)也可保證TRD工法的順利開展。TRD工法中，TRD機刀具水平運動時，會在適當(dāng)?shù)纳疃任恢霉嗳牍袒覞{，形成防水帷幕。對固化灰漿配合比的選擇會對土方基底的單軸抗壓強度造成影響。使用固化灰漿應(yīng)按當(dāng)前地層的土質(zhì)情況進行配比，其中TRD工法中的固化灰漿典型配合比見表1。

綜上所述，高層建筑深基坑施工時，應(yīng)根據(jù)目前的工程地質(zhì)條件和深基坑施工中的圖紙要求調(diào)整固化砂漿的比例。完成土方開挖和水幕施工，由此實現(xiàn)對高層建筑深基坑的施工。

3 高層建筑深基坑支護施工技術(shù)應(yīng)用建議

3.1搭建支護結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐

為保證深基坑支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及使用安全，避免支護結(jié)構(gòu)在受到外力碰撞、承受較大荷載時出現(xiàn)傾斜滑塌問題，技術(shù)人員可選擇搭建配套的內(nèi)支撐體系，將內(nèi)支撐體與支護結(jié)構(gòu)進行連接。在搭建支護結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐時，應(yīng)根據(jù)工程情況選擇搭建內(nèi)支撐體系。例如，在采取墻式、樁式圍護結(jié)構(gòu)時，必須搭建配套的內(nèi)支撐體系，盡量搭設(shè)超靜定內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系，確保體系具有較大剛度，同時滿足承載力與變形要求。選用內(nèi)支撐體系應(yīng)遵循從實際出發(fā)、經(jīng)濟適宜、安全性原則。為保證施工安全，需要遵循“先撐后挖”原則，在內(nèi)支撐體系搭建完畢后，再開展深基坑開挖作業(yè)。

3.2應(yīng)用基坑支護監(jiān)測技術(shù)

在深基坑工程施工階段，由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、外部施工環(huán)境處于動態(tài)變化狀態(tài)，因此將會持續(xù)產(chǎn)生新的變量因素，從而引發(fā)支護結(jié)構(gòu)變形、基坑塌滑等工程事故，破壞施工成果，造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，為保障深基坑施工安全，有效處理各項施工問題，必須應(yīng)用基坑支護監(jiān)測技術(shù)，持續(xù)對深基坑工程施工情況、支護結(jié)構(gòu)使用情況進行監(jiān)測，具體監(jiān)測項目包括水平位移監(jiān)測、土壓力與孔隙水壓力監(jiān)測、錨桿拉力監(jiān)測、裂縫監(jiān)測、傾斜監(jiān)測等。監(jiān)測到異常施工現(xiàn)象，要及時采取處理措施，在必要情況下組織人員和設(shè)備退場。

總 結(jié)：

針對高層建筑施工中的基坑位移，對優(yōu)化深基坑施工支護技術(shù)進行研究，通過實例分析可知，優(yōu)化后的技術(shù)可有效解決上述問題。但是，本研究未考慮開挖過程中鉸鏈的軸向力，產(chǎn)生的水平位移影響。下一步有必要在研究項目中選擇鉸鏈材料和軸向力進行分析，以進一步提高支護技術(shù)性能。

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