高層建筑基坑支護及土方工程技術(shù)研究

吳桂松

江蘇省華建建設股份有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518034

高層建筑的基礎結(jié)構(gòu)承載壓力相對較大，因此在基坑施工中必須做好施工方案及技術(shù)優(yōu)化。具體項目建設施工中要做好當?shù)氐刭|(zhì)情況、水文環(huán)境的勘察，并據(jù)此做好基坑支護及土方工程施工方案的設置，以提高基礎結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，為高層建筑結(jié)構(gòu)提供充足支撐，進而為城市發(fā)展提供助力。

1 高層建筑基坑支護概述

基坑工程是一項系統(tǒng)性工程，包含設計、施工、現(xiàn)場管理、現(xiàn)場監(jiān)測等。在當前的建筑模式下，建筑越高，基坑越深。在開挖地下建筑基坑時，若遇到一些障礙，如待開挖空間周圍空間小、待開挖空間周圍存在無法清除的障礙（相鄰建筑物、地下管線等），則這種空間無法放坡，需要預先搭建支護結(jié)構(gòu)進行開挖保護，才能夠進行豎直開挖?；酉嚓P(guān)支撐系統(tǒng)的施工難度越來越大，同時基坑支護技術(shù)并非是一成不變的，因此需要根據(jù)不同的施工要求選擇不同的技術(shù)。建設穩(wěn)定、堅固的基坑的前提，是在建設之前勘察地質(zhì)情況，根據(jù)建筑需要決定具體的基坑支護方案。基坑支護技術(shù)自身存在較高的風險，因而保持謹慎的態(tài)度是降低基坑挖掘過程中風險程度的核心原則。

2 高層建筑基坑支護及土方開挖工程施工注意事項

高層建筑基坑工作的重點是基坑設計和基坑施工方法。這兩項工作都應當以實際情況為參考對象，因為深基坑挖掘工作沒有一成不變的流程，所以要依據(jù)地質(zhì)、周邊環(huán)境以及基坑的技術(shù)要求進行完善和優(yōu)化。

2.1 注重環(huán)境保護

建筑工程可能會對周邊乃至地下的環(huán)境造成較為嚴重的破壞，因此在進行高層建筑深基坑挖掘的過程中應當最大程度地減少對環(huán)境的破壞。高層建筑的深基坑挖掘工作可能會對周邊環(huán)境造成較大影響，尤其是周邊有成熟社區(qū)的情況下，如果建筑工期拖得太久，勢必影響周邊建筑。這一問題不可忽略，否則可能引發(fā)不可預料的問題，給工程帶來難以計算的經(jīng)濟損失，甚至影響整個工程的工期。因此，在高層建筑的深基坑挖掘過程中，應當充分考慮建筑過程對周邊環(huán)境和建筑物的影響。除此之外，在市區(qū)或者周邊有成熟社區(qū)的地址施工時，更應注意環(huán)境保護工作。建筑工地的環(huán)境問題包括噪聲、空氣、粉塵垃圾等。在選擇建筑材料時，需充分考慮建筑材料的質(zhì)量，防止過度影響周邊環(huán)境。

2.2 嚴格控制土方開挖質(zhì)量

工程人員在開挖土方的過程中，要實時監(jiān)測基坑支護和土體變形，進而有效發(fā)現(xiàn)工程存在的隱患，并根據(jù)具體情況采取針對性的措施對支護加以完善，形成對土體變形的有效控制；在開挖基坑底部階段，用有效控制相關(guān)的自然因素和人為因素，盡可能減少土體因此而受到的擾動，將土體暴露時間降至最低，設置水平支撐與基坑底部，預防坑底土體隆起或支護樁“踢腳”的現(xiàn)象，使坑底的穩(wěn)定性符合工程要求。

3 基坑及土方工程施工技術(shù)具體應用案例

3.1 工程概況

某高層建筑地上的整體建筑面積為235000m2，地下建筑面積為7520m2。整個建筑地上有20層，地下為1層。

3.2 基坑特點及選型

（1）基坑特點。①該項目的實地標高是-0.2～0.3m，北面的基坑挖深深度為6.9m，其他的挖深為5.5m，視為深基坑支護工作。②基坑的東段部分（CDE段）地處興寧路中的綠化帶，離興寧路路段最近的地方僅不到1m的距離，選用垂直的支護形式開展；基坑的南端靠近一根高壓電線桿，基坑與電線桿之間的間距約為4.5m，同樣選用垂直的支護形式。

（2）支護形式確定。①基坑EF、GH、J、KLM、NABC段周圍的環(huán)境較為空曠，借助放坡插毛竹的方式開展對應的工作，坡度的比值達到1∶2。②基坑CDE、FG以及HJ段處在施工的道路綠化帶中以及離電桿相對較近的地方，不具備放坡的條件，要求使用垂直的挖掘形式。該方案主要選用深攪樁重力式擋墻當作支護的體系。此外，為了確保高壓線的穩(wěn)定，還需在電線桿的周邊使用樹根樁來加以固定。

（3）地下水處理。①止水帷幕：該項目基坑的東面選用深攪樁擋土墻的形式進行支護，如圖1所示。②降水規(guī)劃：因為現(xiàn)場土質(zhì)的含水量相對較少，透水性也相對較差，而基坑底部的含水量充足，透水性能也相對較強，并且有少部分的基坑已經(jīng)挖到了粉土層，該層的層頂標高是3.9～11.9m，所以配置了53口管井為降水所用，其整體的深度為15m，直徑約為350mm。同時，在電梯井以及集水井等井體的周邊布置有輕型的井口，并布置排水溝或集水坑。

圖1 擋墻設置圖

3.3 具體施工工藝

（1）深攪樁施工順序。深攪樁通常采用3臺機器施工，并且3臺機器具有固定的施工順序，一般設置1號機器由西向東施工，2號機器朝相反的方向施工，3號機器從2號機器開始的方向由東向西施工。

（2）深攪樁擋土墻的施工方法。深攪樁擋土墻的具體施工方法是先進行預攪下沉作業(yè)，攪拌機下沉時通過灰漿泵將水泥灌注壓入地基。過程中應當注意，如果發(fā)生堵塞情況，不要用水沖洗，可以嘗試用水泥漿下壓的方法來解決堵塞問題。當攪拌機到達預定高度，提升攪拌機進行水泥澆筑，攪拌機提升速度約1m/min即可。該作業(yè)可以反復操作，需要注意的是第二次的提升速度應小于第一次，然后按照該方法進行下一個樁柱的施工。

（3）施工過程中的問題處理。為了防止水泥漿液發(fā)生離析現(xiàn)象，應盡量保持輸送過程的連續(xù)性，一旦出現(xiàn)輸送過程暫停的問題，需立即將攪拌頭沉入水面下0.5m位置，等待排除故障恢復輸送再恢復施工。施工中深層攪拌樁可能會遇到阻礙而影響樁基施工進度，引發(fā)這種阻礙的因素較多，包括機械故障、土體中巖層等，在出現(xiàn)問題時應盡快找出原因并排除故障，以保證施工不會長時間停滯而影響工期。

施工中常見的問題及其解決方法如下：①攪拌機作業(yè)電流的數(shù)值增大時卻發(fā)生攪拌鉆頭的下沉效率降低的問題，這可能是因為攪拌機在下沉的過程中遇見了障礙物，通常可以通過挖方回填來解決，當土層較硬，挖方回填難度較大時，可以加入適量泥漿再進行攪拌下沉。②攪拌下沉過程中可能出現(xiàn)輸漿管爆裂的問題，這通常是由于輸漿管中殘留的水泥漿造成了堵塞或者輸漿管間隙過小，解決辦法是拆除輸漿管，調(diào)整間隙至正常水平。③冷縫也是該項施工中常見的問題，項目工程的合理時間間隔是≤0.5d，如果想要提高施工效率，可以采用擋土墻支護等措施，從而有效降低冷縫發(fā)生的概率。

3.4 施工質(zhì)量控制措施

（1）采用P·O42.5的硅酸鹽水泥進行預先試樁，對所得試樁數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，調(diào)整至符合標準再進行施工作業(yè)。

（2）對商品砼的質(zhì)量需進行嚴格的檢驗，符合施工要求的技術(shù)參數(shù)后才能裝車運輸，對于不同批次、時間的建筑材料，盡量都進行質(zhì)量檢驗，防止抽檢出現(xiàn)質(zhì)量漏洞，導致工程質(zhì)量問題。

（3）施工現(xiàn)場應當有相關(guān)的質(zhì)量管控人員。質(zhì)量管控人員應檢查施工中的設備儀器和施工工藝，保證施工質(zhì)量符合施工設計要求。

（4）相關(guān)人員應嚴格按照施工設計要求進行砂漿的配比，對量具進行相應的檢測，并在灌注的過程中監(jiān)測灌注壓力、灌注速率。

（5）控制鉆管的運行狀態(tài)，特別注意將上下速率控制在規(guī)定范圍內(nèi)。如果設備出現(xiàn)故障，應及時關(guān)閉。設備修復后應進行再次噴漿，防止出現(xiàn)空樁斷樁現(xiàn)象。施工現(xiàn)場實行工作日志制度，應嚴格按作業(yè)時間記錄作業(yè)過程。

4 結(jié)束語

在建筑行業(yè)發(fā)展過程中，高層建筑基坑施工技術(shù)不斷更新升級，對基坑結(jié)構(gòu)開挖及支護施工的要求也在不斷提高，因而基坑施工中需做好信息化管控，對各環(huán)節(jié)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行可視化模型建設及基坑參數(shù)分析，并且在實際基坑施工中根據(jù)具體情況進行方案調(diào)整，從而提升高層建筑整體穩(wěn)定性。