高層建筑深基坑支護施工實例

楊永杰

0 引言

隨著現(xiàn)代化社會發(fā)展趨勢下，我國社會經(jīng)濟有了跨越式發(fā)展及實質(zhì)化變革，其中高層建筑數(shù)量有了爆發(fā)式增長。但在具體高層建筑工程中，存在著諸多施工困難，如深基坑施工困難，地面條件不明，地面條件復(fù)雜等問題加大了施工風(fēng)險。據(jù)此，本文針對高層建筑的深基坑支護施工提出相應(yīng)的對策，旨在為我國相關(guān)工作人員提供理論指導(dǎo)與幫助。

1 工程概況

A 項目地處蘭州市A 廣場附近，項目占地約5 000m，地上建筑約50 000m，上部工程29 層，地下工程3 層，坑中坑設(shè)計，基礎(chǔ)基坑開挖最深處約-16.8m。周邊緊鄰項目有市政主管道及通信光纜，東側(cè)及西側(cè)道路為城市核心區(qū)域主干道。受所處外圍環(huán)境影響較大，做好深基坑的支護關(guān)系到項目的經(jīng)濟、安全、質(zhì)量、工期、周邊環(huán)境等多方面影響。

2 深基坑支護結(jié)構(gòu)與類型及施工注意事項

2.1 常見深基坑支護結(jié)構(gòu)及類型

2.1.1 鋼板樁支護。在深基坑支護中，鋼板樁是一種簡單經(jīng)濟的支護方法，但必須指出，在軟土地帶，不能采用鋼板樁支護，尤其是在7m 以上的軟土上，要利用鋼板樁的靈活性和錨桿體系，設(shè)置多層的錨桿和支護。

2.1.2 地下連續(xù)墻支護。目前，地下連續(xù)墻支護比較成熟，這種結(jié)構(gòu)的整體剛性和防滲性都很好，可以減少對地面交通和環(huán)境的影響。建筑的地基必須有很好的穩(wěn)定性和承載力，而地下連續(xù)墻最大的優(yōu)勢就是承重能力極強，可以滿足地基的要求，保證地基的安全和穩(wěn)定。

2.2 深基坑支護施工注意事項

2.2.1 設(shè)計階段。在深基坑支護工程實施之前，其設(shè)計方案的合理與否將直接關(guān)系到其工程的順利完成。一套工程的設(shè)計要科學(xué)合理，安全可靠，造價合理，技術(shù)上可行。在國內(nèi)，由于深基坑開挖時間較長，隨著社會和科學(xué)技術(shù)的進步，其支護技術(shù)也日趨成熟，但受地質(zhì)條件和設(shè)計參數(shù)的影響，給其設(shè)計帶來了一定的困難。在深基坑工程中，因不合理因素引起的安全事故占了相當(dāng)大的比重。所以，要加強對特殊項目的審查，對與項目實際不符或者無法達到要求的項目，要對其進行修改，使之符合項目的實際。

2.2.2 施工階段。在深基坑工程中，應(yīng)按實際需要進行挖掘，以避免產(chǎn)生粉塵污染，例如采用分層開挖的方法，以保證地基清潔，防止產(chǎn)生粉塵，并控制開挖速度，并隨時關(guān)注土方的挖掘狀況，避免基坑出現(xiàn)問題。

（1）錨桿支護要點。錨桿支護可以提高支護工程的穩(wěn)定性，采用承拉方法來產(chǎn)生一定的承載力，保證錨桿的強度，并確定錨桿的施工高度，選擇合適的位置進行鉆孔，并將砂石和水泥等材料灌注到錨桿中，保證整體的穩(wěn)定，在進行桿件結(jié)構(gòu)的安裝時，必須依據(jù)安裝條件進行張拉錨固，并依據(jù)錨桿參數(shù)來確定受力標準。

（2）支護樁的施工要點。在進行灌注樁時，應(yīng)先平整支護樁周圍的土石方，合理地控制平整量和平整范圍，確保滿足正常施工，平整完成后，根據(jù)現(xiàn)場情況安排施工，合理運用有關(guān)技術(shù)，保證鉆孔灌注樁的質(zhì)量，從而保證深基坑的安全。

（3）土體止水的控制。在對基坑周邊土壤進行止水控制時，應(yīng)采取堵漏、抽排水的措施，以免造成基坑周邊的土壤和水體的損失。此外，在進行深基坑施工時，應(yīng)著重考慮攪拌樁的成樁質(zhì)量，以免引起深基坑的滲漏，應(yīng)注意：①樁身質(zhì)量要得到保證。采用合理的水泥配比，既能保證樁長滿足設(shè)計要求，又能使樁身均勻地攪拌；②要確保樁身的長度，避免樁頭開衩、蜂窩、空洞等問題；③不能在支護結(jié)構(gòu)上隨便開鑿，否則會對支護結(jié)構(gòu)帶來安全隱患，同時也會對止水帷幕產(chǎn)生損壞，從而引起地下水的滲透。

3 高層建筑深基坑支護施工實例分析

3.1 土釘支護技術(shù)

施工工藝流程如圖1 所述。

圖1 土釘墻施工工藝流程

土釘墻采用從上到下、分段分層的施工方法，土方按設(shè)計和規(guī)范要求進行分層開挖，以確保工程施工中的邊坡安全。在機械開挖后，采用人工修坡，其允許誤差為±20 mm。可以按下列次序來建造土釘墻：

（1）平坡。用人工修整坡面，使其基本平整，并能滿足設(shè)計尺寸的要求。

（2）放線。按照圖紙上的規(guī)定，用鋼尺測量孔并做好記號，孔位偏差不超過5cm。

（3）成孔。用機械成孔，孔徑為120mm。對開孔處及角度誤差進行嚴格的控制。鉆孔的傾斜角度不超過3°。土釘?shù)闹谱骱桶惭b，每1.5m 的土釘主筋配置一套Φ6.5 的錨固中心定位器。在形成孔洞后，將其放入孔洞。

土釘宜采用鉆孔法，在施工中遇到困難時，可以用48 號鋼管進行打樁，在鋼管端部1/2 處，每隔150 mm 間隔設(shè)一個噴漿孔，每段2 個，錯開排列，灌漿孔直徑5 mm。鋼管長度不滿足施工要求，需要拼接時，應(yīng)使用大一號的鋼管作為加強接頭在鋼管拼接處進行加強，加強管的長度不小于5 倍鋼管直徑，拼接處進行焊接；加強接頭也可做成變徑接頭，對兩鋼管起到承插作用進行拼接，拼接處進行焊接。

（4）注漿。用純水泥漿或M20 水泥漿料，用攪拌器將注漿管充分攪拌，然后將注漿管插入孔底不少于40mm 處，由漿泵加壓，將注漿管注入孔底部，然后慢慢抽出，直到漿液充分，然后再進行1～2 次的補充灌漿。在土釘完成后，將已編好的鋼絲網(wǎng)與土釘連接在一起，以避免其變形。先焊接好井字形錨桿，再噴80mm 厚C20 混凝土，噴漿采用混合料，噴淋施工。在砂巖中不易形成鉆孔的情況下，可以選用48 號鋼管，其厚度為3.0mm，灌注0.5 水灰比水泥漿，注漿壓力不低于0.6 MPa，注漿后應(yīng)維持2min。

（5）錨噴。首先，噴射混凝土的配比要經(jīng)過實驗確定，最大粗集料直徑不能超過12mm，水灰比為0.4～0.5，用于噴射的混凝土攪拌均勻，貯存期不得超過2h，并用外加劑調(diào)整預(yù)強期。網(wǎng)片的搭接長度不得少于300mm，與斜坡之間應(yīng)有一定的間隙，防護層的厚度不得低于20mm，并與土釘（打入的鋼筋）相結(jié)合。在使用干式施工時，必須對施工人員進行技術(shù)考核，確保其水泥比、質(zhì)量符合設(shè)計要求；其次，在進行混凝土噴射之前，必須對機械設(shè)備，風(fēng)，水管路及線路進行徹底的檢查，并進行試驗；最后，為了使噴出的混凝土厚度能滿足設(shè)計要求，可以在邊壁上每隔一段距離打入一根豎向短鋼筋，以作為厚度標識。噴射混凝土的射距應(yīng)控制在0.6～1.0m 以內(nèi)，并與管壁垂直。在有鋼筋的地方可以先在后面噴一遍，以防后面有孔洞。噴射混凝土工作應(yīng)該分階段進行，由下至上的進行噴射，每次噴射混凝土的厚度不能低于40mm。噴漿的路徑可以由挖土層的底部逐步上升，但在基坑的鋼筋網(wǎng)的長度范圍內(nèi)，不噴入混凝土，在與下層鋼筋網(wǎng)連接處進行綁扎，然后在下一層墻體上噴入混凝土。水泥面層的接縫部位采用45°斜交。

3.2 預(yù)應(yīng)力旋噴錨索施工

預(yù)應(yīng)力旋噴錨索施工流程如下圖2 所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力旋噴錨索施工流程圖

3.2.1 鉆探

（1）錨孔定位。按錨桿施工圖紙的要求，在斜坡上精確測量錨孔的位置，孔位的垂直偏差不應(yīng)大于±50 mm。對于已有的斜坡面不平整或有特別困難的地段，應(yīng)在保證斜坡穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，需經(jīng)設(shè)計監(jiān)理單位認可，適當(dāng)降低定位精度或調(diào)整錨桿的位置。在鉆孔施工之前，要在現(xiàn)場開挖排水溝和回漿池，防止泥漿隨意排出，從而影響工程的正常進行。

（2）鉆孔方法和鉆探設(shè)備。在選用鉆孔方法和鉆孔設(shè)備時，應(yīng)依據(jù)地質(zhì)條件和錨固層類型、錨孔直徑、錨孔深度、施工場地情況等因素進行選擇，當(dāng)成孔方法確定以后，針對鉆孔方法選擇相應(yīng)的鉆孔設(shè)備，鉆孔設(shè)備選擇時考慮鉆機零部件的裝配精度、回轉(zhuǎn)器的對中性、晃動量等參數(shù)，確保鉆機的穩(wěn)定性，還應(yīng)考慮重點考慮地質(zhì)條件，如果錨固孔需要穿透膠結(jié)不良的地層，鉆進過程中容易發(fā)生掉塊、卡鉆情況，選擇的鉆機應(yīng)有處理孔內(nèi)故障的能力。水泥土旋噴錨索采用專用鉆機成孔。如遇到較硬的土層，可采取沖擊回轉(zhuǎn)法（沖擊回轉(zhuǎn)鉆機）。針對不同地質(zhì)條件，根據(jù)鉆孔方法和鉆孔設(shè)備的不同特點，選用不同的鉆孔方法和鉆孔設(shè)備。

（3）鉆進過程。在鉆進期間，必須對各鉆孔的地質(zhì)條件、鉆進狀態(tài)（鉆壓、鉆速、地下水等）進行現(xiàn)場記錄。當(dāng)出現(xiàn)塌孔、縮孔等不良鉆進現(xiàn)象時，必須立即停止鉆孔，可對其塌孔區(qū)域進行注漿固壁加固，并在不小于0.25 MPa 的注漿壓力下進行注漿。針對錨孔的孔深孔徑兩項參數(shù)，必須保證鉆孔孔徑和孔深的要求不能低于設(shè)計值。為了保證錨孔的直徑，在實際應(yīng)用中必須選擇合適的鉆具，另外在鉆進開始前，施工人員必須對鉆孔的傾角、方位等參數(shù)完全清楚，在鉆進過程中，每鉆進5m，檢測一下鉆孔的傾角、走向、孔徑等參數(shù)。此外，為了保證錨桿的深度，鉆孔深度需在設(shè)計深度的基礎(chǔ)上再鉆進0.5 m以上。

（4）鉆孔清除。鉆孔進入設(shè)計深度后，不得立即停止鉆孔，應(yīng)穩(wěn)定鉆孔1～2min，防止孔底尖滅，無法滿足設(shè)計孔徑。鉆孔孔壁上不得有沉淀物和水的淤積，必須進行徹底的清理，在鉆孔結(jié)束后，按規(guī)定采用高壓氣壓（0.2～0.4 MPa）將孔洞中的石粉和水排出，防止泥漿與孔壁巖土之間的結(jié)合強度下降。如果有壓力水從錨孔中涌出，在水壓和水量變小之前，可以下錨索和灌漿，并在適當(dāng)位置布置排水孔。

3.2.2 錨索制作與安裝

（1）錨索制作

①在編繩之前，首先對原材料進行檢查，保證各鋼繩或高強度鋼絲的平直、無扭轉(zhuǎn)、無叉形、排列整齊，并嚴格按設(shè)計尺寸下料，每條長度偏差不得超過50 mm。鋼絲繩必須機械切削，禁止使用電弧，并經(jīng)過除油、除銹等處理，對有死彎、機械損傷及銹坑的物料，均予以清除。鋼絞線或高強度鋼繩應(yīng)按照設(shè)計要求排列，沿錨索軸線方向自由段每1.5～2.0m 設(shè)置一個隔離支架，錨固段每1.0～1.5m 設(shè)置一個隔離支架，并在錨固段兩隔離支架之間中部設(shè)一道緊箍環(huán)，采用16 號鐵絲繞制，不得少于兩圈，保證錨索保護層厚度不小于20mm。錨索自由段應(yīng)按設(shè)計要求采用塑料套管與錨固段相交處的塑料管管口應(yīng)密封并用鉛絲綁架。此外，還應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求進行防腐蝕。若采用壓力分散型錨索或其他荷載分散型錨索，應(yīng)嚴格按照設(shè)計相關(guān)要求下料和編制。

②錨索底部的導(dǎo)向帽的尺寸必須嚴格按照設(shè)計的要求進行，制造偏差為±5mm，安裝位置偏差為±20mm。在采用二次補注的錨索裝配時，應(yīng)同時裝放二次注漿管和止?jié){密封裝置。止?jié){、注漿機構(gòu)設(shè)置在錨桿與錨桿之間，并具有較好的密封性。采用密封袋作為止?jié){密封設(shè)備，并將封包的兩端固定在錨索上。在采用高壓劈裂注漿來增加巖層錨固力的情況下，應(yīng)在二次注漿管錨固部分設(shè)置花洞，再進行裝配和封堵。

③壓力分散型錨索之錨固段鋼質(zhì)承載板與擠壓套之間要求采用對拉栓接固定措施，所有暴露在外的鋼質(zhì)材料都要涂上防銹涂料。在錨桿和自由桿之間設(shè)置的拉索圈間隔為1m，最大不能大于1.5m。錨索的長度必須嚴格按設(shè)計要求制造，錨桿長度的制造允許偏差為±50 mm，而自由段的長度除了符合設(shè)計要求之外，還必須充分考慮張拉的設(shè)備和技術(shù)條件，通常會留出1.0～1.5m 的空隙。

④壓力分散式預(yù)應(yīng)力錨桿內(nèi)的錨頭是錨索最重要的受力元件，成型后要百分百地進行外觀檢查，并測量其規(guī)格尺寸，還需要在現(xiàn)場進行擠壓取樣，取樣的樣本數(shù)通常為1%～2%，且試驗載荷不得低于200 KN；外錨的錨桿也要取樣，取樣量一般在3%～5%之間，符合有關(guān)技術(shù)指標。對于壓力分散的錨索，為了便于區(qū)別張拉，每個單元的錨索都要有清晰的、可靠的標志。

錨索的自由部分必須嚴格按設(shè)計要求進行防腐和隔離。目前，錨索的防腐和隔離通常是先刷防銹漆，再涂脫水牛油，再用塑料套管。刷防銹漆應(yīng)刷得均勻，無黑色，待干燥后再進行下一步處理。涂脫水黃油要求完全覆蓋和填充錨索材料與外環(huán)層之間的空間。外套塑料管之內(nèi)端，即自由段與錨固段分界處，應(yīng)纏繞膠布進行固接和密封處理，以防漿液在灌漿過程中滲入。

（2）錨索安裝

錨索放入錨孔之前，錨索、錨孔均需經(jīng)過質(zhì)檢、監(jiān)理共同驗收。錨索安裝一般根據(jù)現(xiàn)場實際情況，可以人工放索，也有用小型機械進行放索，使用機械放索，不僅提高工作效率，質(zhì)量和安全均有保障。

3.2.3 漿體制備和注漿

（1）漿體制備

漿體的制備需要嚴格按照配合比進行，水泥、砂等材料計量稱重要準確，確保配合比的準確，個別材料的加注順序也有要求，如膨脹劑一般與水泥同時加入，而減水劑等添加劑則一般根據(jù)材料的說明書和配合比進行添加，一般后摻法較好。漿體攪拌要充分，攪拌好的漿體存放在儲漿罐里，儲漿罐中也應(yīng)配備攪拌器，防止?jié){體發(fā)生沉淀。

（2）注漿

注漿前先檢查管路是否順暢，可用清水進行檢測，也可以起到潤濕管路的作用，避免先注入的漿體水分減少，導(dǎo)致流動性不足。準備工作完成后，可以進行注漿，注漿過程注意控制注漿速度，流量要平穩(wěn)。同時還要注意，不能注入過多漿體，使內(nèi)錨段的長度超過設(shè)計要求。內(nèi)錨段的注漿長度可用電測法進行檢測，作為控制注漿長度的方法。在拔注漿管時，應(yīng)注意起拔速度和起拔量，起拔太快，容易將注漿管拔出漿面。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文以高層建筑深基坑支護施工技術(shù)的研究為討論方向，首先對深基坑支護結(jié)構(gòu)與類型及施工注意事項進行分析，繼而以某高層建筑深基坑支護施工實例為研究案例，通過對其施工計劃及施工工藝的分析，旨在為我國相關(guān)工作人員提供理論指導(dǎo)與幫助。