高層建筑在深基坑施工中的常見問題研析討論

王紅方

北京城建安裝集團(tuán)有限公司 北京 100000

現(xiàn)代工程建設(shè)模式下，高層建筑的體量規(guī)模不斷擴(kuò)大，這對(duì)于建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性提出了較高的要求。深基坑施工是建筑基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵內(nèi)容，通常將開挖深度超過5m，或者深度不足5m、但是地質(zhì)條件、周圍環(huán)境以及地下管線特別復(fù)雜的工程稱為深基坑工程。深基坑施工質(zhì)量對(duì)于高層建筑整體質(zhì)量具有較大影響，在建筑項(xiàng)目基礎(chǔ)施工階段，應(yīng)嚴(yán)格控制深基坑施工技術(shù)應(yīng)用，防范并處理深基坑施工常見問題，以此來增強(qiáng)建筑基礎(chǔ)整體承載能力，保證建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性、安全性。

1 基于高層建筑的深基坑施工特征

作為高層建筑施工中一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，深基坑施工包含基坑開挖、支護(hù)、降排水等諸內(nèi)容，這些施工內(nèi)容直接關(guān)系著建筑基礎(chǔ)的承載能力，影響著建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。從施工過程來看，高層建筑深基坑施工具有區(qū)域性、復(fù)雜性和專業(yè)性的特征。一方面，當(dāng)高層建筑施工區(qū)域不同時(shí)，其深基坑施工的條件也有較大差異，故而在深基坑施工初期階段，就必須通過測(cè)量工作掌握工程建設(shè)區(qū)域土壤成分、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，結(jié)合工程建設(shè)區(qū)域?qū)嶋H情況調(diào)整深基坑施工方法，保證深基坑施工工藝與地質(zhì)環(huán)境的匹配性。另一方面，深基坑施工的復(fù)雜性表現(xiàn)在施工人員不僅需要考慮基坑開挖工作，而且需要對(duì)基坑支護(hù)、降排水施工等內(nèi)容進(jìn)行有效控制，同時(shí)在深基坑施工中還需要考慮具體施工內(nèi)容對(duì)周邊建筑、管線等因素的影響，施工過程綜合性、復(fù)雜性特征突出。另外，保證深基坑施工專業(yè)性是高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)的內(nèi)在要求，即針對(duì)復(fù)雜的工況環(huán)境和較多施工內(nèi)容，施工人員需要在結(jié)構(gòu)工程知識(shí)、土力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，融合使用測(cè)試技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、施工技術(shù)及施工機(jī)械等手段，靈活化的調(diào)整施工技術(shù)和路線方案，并標(biāo)準(zhǔn)化地完成深基坑施工，以此來提升深基坑承載能力，滿足工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需要[1]。

2 高層建筑深基坑施工內(nèi)容及技術(shù)要點(diǎn)

2.1 基坑開挖

深基坑開挖施工初期階段，先應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)化的開展地質(zhì)勘察工作，在地質(zhì)勘察中，除掌握深基坑施工區(qū)域的地質(zhì)、水文情況外，還應(yīng)校核深基坑的平面尺寸和基底標(biāo)高，此外通過初期勘察工作，施工人員還需要了解深基坑開挖周圍區(qū)域地下管線、構(gòu)筑物的布局情況，最后再結(jié)合勘察結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)土方開挖施工方案，分層分段地進(jìn)行深基坑開挖施工。

在現(xiàn)階段的深基坑土方開挖施工中，臺(tái)階法是較為常用的一種施工技術(shù)，該工藝下，施工人員會(huì)通過長(zhǎng)臂挖機(jī)線挖中間段，然后由中線向兩側(cè)開挖。在具體的土方開挖操作中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制挖土的標(biāo)高，通常高層建筑深基坑的挖土誤差需保持在20mm以內(nèi)。基于這一要求，即將挖土到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)將標(biāo)高移入槽底，然后撒上白石灰點(diǎn)，以此來幫助挖機(jī)操作人員準(zhǔn)確控制挖土深度。另外當(dāng)高層建筑深基坑項(xiàng)目位于城市中心地帶時(shí)，其基坑邊緣部位往往不具備堆放挖土的條件，此時(shí)應(yīng)通過坡道出土的方式將挖土運(yùn)輸?shù)焦潭c(diǎn)堆放，以此來實(shí)現(xiàn)施工內(nèi)容與施工環(huán)境的有機(jī)統(tǒng)一。

2.2 基坑降水

現(xiàn)階段，建筑工程項(xiàng)目施工環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，在高層建筑施工中，一些項(xiàng)目施工區(qū)域中的土層含水率較高，這要求在深基坑施工中還應(yīng)規(guī)范做好降水工作。常用的深基坑降水包含明排降水、堵截治水、井點(diǎn)降水三種形式。其中明排降水先需要設(shè)置排水明溝，然后結(jié)合降水規(guī)模設(shè)置水泵，以此來將基坑的積水排至坑外?；咏邓┕ぶ校髋沤邓闹攸c(diǎn)在于嚴(yán)格控制底層環(huán)境，避免施工區(qū)域出現(xiàn)流砂、流土、潛蝕、淘空、塌陷等問題。堵截治水是通過排水夾心墻來完成排水的，該方法能實(shí)現(xiàn)基坑快速降排水和建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有機(jī)統(tǒng)一。另外，井點(diǎn)降水在高層建筑深基坑施工中也有廣泛應(yīng)用，其多用于開挖深度較大、地下水位較高、土質(zhì)較差的深基坑工程。在井點(diǎn)降水中，施工人員需要設(shè)置垂直的井點(diǎn)，通過井點(diǎn)抽排的方式進(jìn)行降水，該降水模式下，既要合理控制降水材料的規(guī)格、連接方式，又要做好降水井孔位的系統(tǒng)管理，保證降水的安全性、效率性，此外應(yīng)規(guī)范安裝井管，為排水工作開展創(chuàng)造有利條件。

2.3 基坑支護(hù)

基坑支護(hù)是深基坑項(xiàng)目施工的重要內(nèi)容，其直接關(guān)系著基坑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，對(duì)于基坑施工安全具有深刻影響。目前，高層建筑深基坑支護(hù)施工方式多樣，除土層錨桿支護(hù)、土釘支護(hù)外，地下連續(xù)墻支護(hù)也是深基坑支護(hù)的重要形式。其中在土層錨桿支護(hù)中，施工人員應(yīng)按個(gè)按照施工準(zhǔn)備、成孔、拉桿安裝、灌注、張拉鎖定的順序完成施工，同時(shí)應(yīng)重視土層錨桿關(guān)鍵指標(biāo)的控制。如在土層錨桿成孔中，成孔水壓一般控制在0.15～0.30MPa，同時(shí)土層錨桿注漿管距孔底應(yīng)保持在50～100mm，另外在錨桿張拉時(shí)，要求開始張拉強(qiáng)度為砂漿設(shè)計(jì)強(qiáng)度70～80%。土釘支護(hù)施工中，為提升整體的支護(hù)效果，要求嚴(yán)格控制土釘設(shè)置的精準(zhǔn)程度，一般土釘孔位的偏差不超過150mm，土釘鉆孔傾角不超過3°。土釘孔徑偏差需保持在20±5mm以內(nèi)，且孔深偏差不超過200±50mm?；谕玲斨ёo(hù)方式開展深基坑支護(hù)時(shí)，還應(yīng)規(guī)范支護(hù)效果監(jiān)測(cè)工作，一般除基坑支護(hù)尺寸允許偏差、支護(hù)頂坡最大允許變形外，臨近建筑物、管線等都是人們監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。經(jīng)這些要素監(jiān)測(cè)，可有效發(fā)揮土釘作用，提升土釘支護(hù)效果。采用深基坑支護(hù)施工中，地下連續(xù)墻支護(hù)措施具有振動(dòng)小、墻體剛度大、防滲性能好的特點(diǎn)。通常地下連續(xù)墻采用大體積混凝土澆筑的方式完成施工，在連續(xù)墻混凝土澆筑中，應(yīng)按照GB175規(guī)范選擇水泥材料，嚴(yán)格控制材料配比，然后進(jìn)行混凝土連續(xù)澆筑，并同步實(shí)施振搗施工，保證澆筑混凝土的密實(shí)性和連續(xù)墻完整性，提升整體防護(hù)施工質(zhì)量[2]。

3 深基坑施工常見問題分析

3.1 基坑內(nèi)部水滲透

高層建筑深基坑施工時(shí)中，基坑內(nèi)部經(jīng)常會(huì)發(fā)生水滲透問題，水滲透問題的產(chǎn)生主要受兩個(gè)因素影響：一方面，施工區(qū)域的地層環(huán)境中本身富水率過高，這樣隨著土方開挖到富水層，基坑底部逐漸會(huì)出現(xiàn)滲水問題。另一方面，土方開挖后，基坑附近的地下水會(huì)形成較大的反差壓力，由此發(fā)生滲水問題。從施工過程來看，水滲透問題不僅會(huì)沖擊防護(hù)板樁墻，而且會(huì)使得支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生偏移，影響基坑施工的整體效果，當(dāng)基坑因水滲透發(fā)生坍塌問題時(shí)，還會(huì)嚴(yán)重地影響深基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力，降低高層建筑整體的安全性。

3.2 基坑底部隆起

采用板樁墻進(jìn)行深基坑支護(hù)施工時(shí)，基坑底部容易出現(xiàn)隆起問題，這會(huì)對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量造成較大影響。通常板樁墻的嵌入深度與建造地點(diǎn)的土質(zhì)有密切關(guān)系，當(dāng)深基坑建設(shè)區(qū)域土質(zhì)較差時(shí)，需適當(dāng)?shù)募由畎鍢秹Φ那度肷疃?，而?dāng)施工區(qū)域土質(zhì)較好時(shí)，板樁墻嵌入的深度會(huì)相對(duì)減小，這樣能有效保證基坑的穩(wěn)定性。在這些支護(hù)手段應(yīng)用中，板樁墻的嵌入會(huì)使得周圍的土體發(fā)生變化，如底部土層隆起，這造成了基坑開挖深達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問題，另外板樁墻嵌入會(huì)使得土層隆起損壞已有的支護(hù)結(jié)構(gòu)，影響基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，另外重新開挖或支護(hù)會(huì)增加項(xiàng)目建設(shè)難度和成本，影響項(xiàng)目整體建設(shè)效益。

3.3 影響周邊建筑居民

深基坑施工會(huì)給周圍的建筑物、構(gòu)筑物和居民生活造成了較大影響。一方面，深基坑開挖施工會(huì)對(duì)周圍的居民造成較大影響，如施工圍擋會(huì)影響周圍居民出行，大量設(shè)備使用會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，并且土方開挖會(huì)影響周圍環(huán)境等。另一方面，隨著土方開挖工作的開展，深基坑周圍土體的受力狀況會(huì)發(fā)生一定的變化，若深基坑施工設(shè)計(jì)不合理、支護(hù)不到位，還可能引起土體位移變形問題，這容易造成周圍建筑物沉陷，引起一系列不良反應(yīng)等。此外，高層建筑深基坑施工容易對(duì)周圍的管線造成擾動(dòng)，當(dāng)發(fā)生管線破裂問題時(shí)，會(huì)直接影響周圍居民的生活生產(chǎn)。故而在施工中，還應(yīng)做好前期勘測(cè)工作，最大限度減少深基坑施工對(duì)周圍建筑和居民生活的影響。

3.4 邊坡穩(wěn)定性難以保證

隨著高層建筑規(guī)模體量的增加，深基坑的深度、范圍也在不斷擴(kuò)大，這要求施工人員在深基坑施工中嚴(yán)格控制邊坡的穩(wěn)定性，以此來減少深基坑施工事故。深基坑邊坡穩(wěn)定性受支護(hù)結(jié)構(gòu)的直接影響，但是在深基坑支護(hù)施工中，一些施工單位憑借以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)選擇支護(hù)手段，對(duì)于工程建設(shè)區(qū)域地質(zhì)考慮不足，容易影響支護(hù)體系實(shí)際作用的發(fā)揮。另外深基坑支護(hù)施工中，缺乏對(duì)支護(hù)邊坡的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這使得基坑邊坡變化情況難以被快速、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)，影響了基坑支護(hù)邊坡的穩(wěn)定性，對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量造成了較大的影響。

4 深基坑施工問題應(yīng)對(duì)措施

4.1 規(guī)范開展施工準(zhǔn)備工作

系統(tǒng)全面的開展施工準(zhǔn)備工作能創(chuàng)設(shè)良好工程建設(shè)環(huán)境，確保深基坑施工工作的有序開展。在深基坑施工準(zhǔn)備階段，首先應(yīng)規(guī)范開展施工區(qū)域的勘察工作，在實(shí)際勘察中，不僅要了解深基坑施工區(qū)域的地質(zhì)土層、地下水文情況，而且應(yīng)掌握地下管線、構(gòu)筑物和周圍建筑的布局情況，為深基坑施工設(shè)計(jì)工作開展提供準(zhǔn)確參數(shù)支撐。其次在深基坑施工時(shí)設(shè)計(jì)中，應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)深基坑開挖、支護(hù)、降排水方案，在具體方案中，應(yīng)客觀評(píng)價(jià)項(xiàng)目施工中可能出現(xiàn)的問題，并編制相應(yīng)的應(yīng)對(duì)處理方案，滿足深基坑施工問題防控需要。最后在深基坑施工中，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)方案做好施工材料、設(shè)備的準(zhǔn)備工作，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格開展施工技術(shù)交底，并做好施工人員技術(shù)培訓(xùn)，確保深基坑施工工作的順利開展。

4.2 做好深基坑施工設(shè)計(jì)

為有效應(yīng)對(duì)深基坑施工問題，在施工初期階段，還需要做好深基坑設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)初期階段，需從收集資料、現(xiàn)場(chǎng)踏勘兩個(gè)層面做好深基坑施工設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作。其中在資料收集中，不僅需要收集施工現(xiàn)場(chǎng)地形圖、地質(zhì)勘察結(jié)果、工程總平面圖，而且需要整理工程地下結(jié)構(gòu)平面圖、工程基礎(chǔ)與底板結(jié)構(gòu)圖，此外臨近建筑物地基基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)埋深和平面布局形式也是設(shè)計(jì)人員需要收集的重要資料?，F(xiàn)場(chǎng)踏勘中，應(yīng)重點(diǎn)測(cè)量施工區(qū)域地質(zhì)水文、周邊建筑物和地下管線情況，并做好踏勘結(jié)果與基礎(chǔ)資料的對(duì)比，確保設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性。其次正式開展深基坑施工時(shí)，先應(yīng)規(guī)范做好概念設(shè)計(jì)工作，如確定深基坑支護(hù)的技術(shù)等級(jí)、開展深基坑降水、排水及止水設(shè)計(jì)等。同時(shí)結(jié)合具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容，應(yīng)做好設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇，一般設(shè)計(jì)參數(shù)選擇以地質(zhì)勘察結(jié)果為依據(jù)，這樣能確保參數(shù)準(zhǔn)確性，為后期參數(shù)計(jì)算奠定良好基礎(chǔ)。最后在開展深基坑施工多元參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上，還需規(guī)范開展施工圖設(shè)計(jì)工作，在施工圖設(shè)計(jì)中，應(yīng)在精準(zhǔn)設(shè)計(jì)大樣圖的基礎(chǔ)上，規(guī)范繪制特殊部位大樣圖，指導(dǎo)后續(xù)施工工作順利開展。

4.3 加強(qiáng)深基坑施工質(zhì)量管理

高層建筑深基坑施工本身具有較強(qiáng)的專業(yè)性、綜合性和復(fù)雜性。在項(xiàng)目施工中，施工人員應(yīng)規(guī)范開展施工質(zhì)量管理工作，做好土方開挖、基坑支護(hù)和基坑降排水的有效控制。一方面，在深基坑土方開挖質(zhì)量管理中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照“分段分層、自上而下”的原則進(jìn)行開挖，在具體開挖中，針對(duì)常用的臺(tái)階法施工內(nèi)容，應(yīng)做好開挖邊界的質(zhì)量管理，如使用網(wǎng)噴射砼方式穩(wěn)固開挖邊坡，保證開挖邊坡的穩(wěn)定性。同時(shí)應(yīng)確保土方開挖深度誤差保持在20mm以內(nèi)等。另一方面，在深基坑支護(hù)質(zhì)量管理中，應(yīng)結(jié)合基坑實(shí)際情況，合理地選擇支護(hù)方式，并進(jìn)行具體技術(shù)框架下的質(zhì)量管理。如在地下連續(xù)墻支護(hù)模式下，為保證原材料配比，要求選擇水泥3d水化熱不超過250kj/kg，7d水化熱應(yīng)保持在280kj/kg。而在材料骨料應(yīng)用中，需保證粗骨料、細(xì)骨料的含泥量分別不超過3%和1%等。墻體澆筑中，應(yīng)從混凝土澆筑量、澆筑壓力、注漿速度等環(huán)節(jié)控制地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。此外在施工中還需要規(guī)范控制深基坑的降排水工作，在深基坑降水施工質(zhì)量控制中，應(yīng)在考慮深基坑水滲透具體情況的基礎(chǔ)上，合理選擇降水方法。以井點(diǎn)降水為例，其包含了噴射井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)等多種方法，在施工時(shí)中，應(yīng)通過這些方式合理性地處理基坑突涌問題，保證土壤的固結(jié)效果。當(dāng)使用明溝降水方式時(shí)，應(yīng)保證集水井的間隔保持在20～30m，這樣既能保證降水效果，又能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工經(jīng)濟(jì)效益的有效控制。值得注意的是，在深基坑施工質(zhì)量控制中，還應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)極限狀態(tài)。這是因?yàn)楫?dāng)出現(xiàn)極限狀況時(shí)，會(huì)造成基底結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題，影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)承載力和建筑安全性。故而在施工中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇單支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，或是多支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，并加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)，在避免極限狀態(tài)的基礎(chǔ)上，確?；拥姆€(wěn)定性。

4.4 規(guī)范開展基坑監(jiān)測(cè)工作

要進(jìn)一步消除深基坑施工問題，保證高層建筑深基坑施工質(zhì)量，在項(xiàng)目施工中，還應(yīng)積極開展基坑監(jiān)測(cè)工作。基坑監(jiān)測(cè)能夠快速、準(zhǔn)確的掌握軟土深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況，指導(dǎo)施工人員進(jìn)行基坑支護(hù)措施優(yōu)化，保證基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在深基坑監(jiān)測(cè)中，需嚴(yán)格按照建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009及相關(guān)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行監(jiān)測(cè)體系部署，做好基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系監(jiān)測(cè)和周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)。在深基坑監(jiān)測(cè)中，除規(guī)范設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位外，還需要做好監(jiān)測(cè)報(bào)警值的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)施工人員的有效提醒。最后施工人員應(yīng)做好監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，并做好既有支撐結(jié)構(gòu)支撐效果的客觀評(píng)價(jià)，增設(shè)一定的輔助支護(hù)設(shè)施，確保深基坑施工的安全性，提升深基坑施工整體質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

深基坑施工質(zhì)量對(duì)于高層建筑施工整體質(zhì)量具有深刻影響。新時(shí)期，施工人員只有深刻認(rèn)識(shí)到高層建筑深基坑施工的特征，準(zhǔn)確把握深基坑施工內(nèi)容和技術(shù)要點(diǎn)，并在分析深基坑施工問題的基礎(chǔ)上，從多個(gè)層面進(jìn)行防范和應(yīng)對(duì)處理，這樣才能有效提升深基坑施工質(zhì)量，為高層建筑施工創(chuàng)造穩(wěn)定基礎(chǔ)，繼而推動(dòng)高層建筑的健康、可持續(xù)發(fā)展。