深基坑支護(hù)施工技術(shù)在高層建筑施工中的運(yùn)用研究

卜偉元（五礦二十三冶建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖南　長(zhǎng)沙　410000）

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深基坑支護(hù)施工技術(shù)在高層建筑施工中的運(yùn)用研究

卜偉元（五礦二十三冶建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

根據(jù)工程實(shí)踐從深基坑施工的特點(diǎn)、施工技術(shù)的基本要求和不足之處以及該技術(shù)在高層建筑施工中的運(yùn)動(dòng)，以期能夠?yàn)楦邔咏ㄖ罨又ёo(hù)施工技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步提供理論借鑒。

高層建筑；深基坑支護(hù)；施工特點(diǎn)；技術(shù)運(yùn)用

引言

近些年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化水平的不斷提高，我建筑行業(yè)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展與進(jìn)步。各地高層建筑如雨后春筍般拔地而起，成為了城市外在形態(tài)和景觀的構(gòu)成主體。然而，對(duì)于高層建筑而言，堅(jiān)實(shí)的基底是極為關(guān)鍵的工程環(huán)節(jié)之一，必須給予足夠的重視。因此，在高層建筑施工過(guò)程中深基坑支護(hù)施工技術(shù)就顯得極為重要。筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就深基坑支護(hù)施工技術(shù)在高層建筑施工中的運(yùn)用進(jìn)行初步的分析與研究。

1　深基坑施工的特點(diǎn)

1.1基坑深度不斷增加

為了使用方便，節(jié)約土地，滿足人防需求以及城市管理規(guī)定等，高層建筑在不斷的向地下進(jìn)行發(fā)展。在過(guò)去的數(shù)十年間，具有1～2層地下室的建筑在大城市，尤其是在中等城市甚為少見(jiàn)。然而，部分大城市、沿海地區(qū)尤其經(jīng)濟(jì)較為發(fā)的的地區(qū)，高層建筑的地下室往往在3～6層。所以，基坑開(kāi)挖深度往往在10～16m，甚至20m。

1.2基坑周?chē)h(huán)境復(fù)雜

建筑工程地質(zhì)條件越來(lái)越差，基坑周?chē)h(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，尤其是在某些沿海地區(qū)，建筑工程地質(zhì)條件存在的問(wèn)題更為明顯。高層建筑以及超高層建筑往往集中分布于人口密集和建筑物密集的地方，并臨近重要的市區(qū)道路。然而，這些地方的原有建筑結(jié)構(gòu)往往陳舊，且管線密布。因此，基坑開(kāi)挖不但要保證基坑的穩(wěn)定性，而且還要確保施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)薪ㄖ镆约皹?gòu)筑物等設(shè)施的安全。

1.3基坑支護(hù)方法多。

現(xiàn)階段，高層建筑深基坑支護(hù)施工的方法在不斷的增加，主要有混凝土灌注樁支護(hù)、人工挖孔樁、預(yù)制樁、深層攪拌水泥樁支護(hù)、鋼板樁支護(hù)、地下連續(xù)墻、土釘墻支護(hù)、錨噴網(wǎng)支護(hù)、以土層錨桿支護(hù)等，同時(shí)還有樁、板、墻、管、撐與錨桿聯(lián)合支護(hù)的方法。

1.4事故隱患較大

由于高層建筑深基坑支護(hù)工程技術(shù)比較復(fù)雜，且基坑支護(hù)失效會(huì)導(dǎo)致鄰近建筑、地下管線及道路開(kāi)裂等，產(chǎn)生工程安全事故糾紛，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，從而造成重大經(jīng)濟(jì)損失及人身傷亡。

2　深基坑支護(hù)施工技術(shù)的基本要求

2.1施工技術(shù)先進(jìn)

在深基坑支護(hù)施工過(guò)程中，由于深基坑支護(hù)施工特點(diǎn)在一定程度上決定了施工技術(shù)，必須確保施工技術(shù)的先進(jìn)性以及深基坑受力安全性，確?；訃o(hù)體系能起到擋土作用，使基坑四周邊坡保持穩(wěn)定，從而充分發(fā)揮和顯現(xiàn)深基坑支護(hù)施工技術(shù)在高層建筑施工過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)。

2.2施工環(huán)境安全

由于大多數(shù)的高層建筑分布于市中心，在進(jìn)行高層建筑施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)慕ㄖ铩⒌紫鹿芫W(wǎng)以及路線等各種設(shè)施的安全性，盡可能降低對(duì)周?chē)用裾Ｉ詈凸ぷ鞯挠绊憽?/p>

2.3地下水位可控性

在深基坑支護(hù)施工過(guò)程中，可以采用明排、截水、以及降水等多種方式以確保高層建筑施工居于地下水位之上，從而保證和提高高層建筑的深基坑支護(hù)施工的安全性。

2.4環(huán)境友好原則

在高層建筑深基坑支護(hù)施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)以環(huán)境友好為原則，以經(jīng)濟(jì)節(jié)約為基點(diǎn)，結(jié)合工程時(shí)實(shí)際情況施工，其確保高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化。

3　深坑支護(hù)施工技術(shù)的不足

3.1土層開(kāi)挖和邊坡支護(hù)不配套

在高層建筑深基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中，由于坑基支護(hù)施工往往落后于土方施工，必須通過(guò)二次回填或搭架等途徑來(lái)完成坑基支護(hù)施工。在高層建筑土層開(kāi)挖和邊坡支護(hù)施工過(guò)程中，土方開(kāi)挖施工具有技術(shù)含量低、工序簡(jiǎn)單以及組織管理容易等特點(diǎn)，而深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工具有技術(shù)含量高、工序多而復(fù)雜以及施工組織和管理復(fù)雜等特點(diǎn)。因此，建筑工程通常由不同的施工隊(duì)伍來(lái)分別完成土方開(kāi)挖和邊坡支護(hù)工作，且多數(shù)為平行合同，從而導(dǎo)致施工過(guò)程中協(xié)調(diào)管理難度增加。土方開(kāi)挖施工單位為了加快或者拖延工程進(jìn)度，往往會(huì)導(dǎo)致土層開(kāi)挖順序混亂，尤其是在雨期，施工單位往往會(huì)忽視支護(hù)施工的工作面要求，導(dǎo)致支護(hù)施工的操作面和時(shí)間均難以得到有效的保證，繼而引起支護(hù)施工落后于土方施工。

3.2成孔注漿、土釘或錨桿受力不符合設(shè)計(jì)要求

在深基坑邊坡支護(hù)施工過(guò)程中，使用的土釘或錨桿鉆孔通常為直徑100～150mm的鉆桿成孔，且孔深為5～20m。由于鉆孔穿過(guò)的土質(zhì)各不相同，鉆孔中如果滅有認(rèn)真分析和研究土體情況，就會(huì)產(chǎn)生出渣不盡、殘?jiān)练e等問(wèn)題，影響成孔注漿質(zhì)量，甚至導(dǎo)致成孔困難、孔洞坍塌、無(wú)法插筋以及注漿等問(wèn)題產(chǎn)生。另外，在注漿過(guò)程中，由于配料不合理、注漿管插入位置不到位、注漿壓力較低等原因，注漿長(zhǎng)度往往不足或者充盈度較低，同時(shí)使土釘或錨桿的抗拔力又無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，從而導(dǎo)致建筑工程質(zhì)量降低。

3.3噴射混凝土厚度不夠、強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

從現(xiàn)階段來(lái)看，高層建筑基坑支護(hù)噴射混凝土多采用干拌法噴射混凝土設(shè)備，其主要特點(diǎn)為：①設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、輸送距離長(zhǎng)；②速凝劑可在進(jìn)入噴射機(jī)前加入，操作方便；③可連續(xù)噴射施工。但是，操作人員的操作水平各有差異，操作方法和檢查控制等方法不夠全面，導(dǎo)致混凝土回彈較為嚴(yán)重，加之原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)、配料不合理以及養(yǎng)護(hù)不到位等各種因素，往往會(huì)降低噴后混凝土的厚度和強(qiáng)度。

3.4施工與設(shè)計(jì)差異較大

在深基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)中，深層攪拌樁水泥摻量不足往往會(huì)降低緩凝土的支護(hù)強(qiáng)度。在實(shí)際施工中，筆者發(fā)現(xiàn)深層攪拌樁支護(hù)發(fā)生水泥土裂縫往往是因水泥土強(qiáng)度較低，地面施工荷載集中于局部位置，導(dǎo)致荷載值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)允許而引起。深基坑開(kāi)挖是支護(hù)結(jié)構(gòu)受力與變形明顯變高的過(guò)程，因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)明確開(kāi)挖程序以降低基坑變形值符合其監(jiān)控值（表1），同時(shí)還有進(jìn)行圖紙交底。然而，在實(shí)際施工過(guò)程中，土方開(kāi)挖單位往往會(huì)盲目的加快工程進(jìn)度和追求經(jīng)濟(jì)效益，而忽視上述要求，從而在很大程度上影響了施工質(zhì)量。

表1　基坑類(lèi)別及變形監(jiān)控值（cm）

3.5工程監(jiān)理不到位

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，重大基建項(xiàng)目工程的深基坑施工應(yīng)當(dāng)采用工程監(jiān)理。從實(shí)際情況來(lái)看，大多數(shù)工程安全事故均與監(jiān)理單位沒(méi)有按規(guī)定進(jìn)行工程監(jiān)理或者建立工作不到位相關(guān)，只管場(chǎng)內(nèi)工程，不管場(chǎng)外影響，實(shí)行包括設(shè)計(jì)在內(nèi)的全過(guò)程監(jiān)理的就相對(duì)更少。深基坑工程監(jiān)理要求監(jiān)理人員具有較高業(yè)務(wù)水平，在我國(guó)現(xiàn)階段主要就只是監(jiān)控支護(hù)結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量、工期、進(jìn)度，而對(duì)于設(shè)計(jì)監(jiān)理與對(duì)建筑物及周邊環(huán)境的監(jiān)控尚有一定差距，亟待完善與提高。

3.6施工監(jiān)測(cè)較薄弱

在深基坑支護(hù)施工中，為了節(jié)約工程成本，建設(shè)單位不對(duì)工程施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，或者即使在工程施工過(guò)程中設(shè)置部分測(cè)點(diǎn)，但往往由于數(shù)據(jù)充分，常常不重視檢測(cè)深基坑坑邊建筑物，或者不重視監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。另外，支護(hù)設(shè)計(jì)中沒(méi)有監(jiān)測(cè)方案，發(fā)生情況不能及時(shí)警報(bào)，事故發(fā)生后也不易分析原因，不利于事故的早期處理。

4　深基坑支護(hù)施工技術(shù)在高層建筑施工中的運(yùn)用

4.1支護(hù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備

在設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)對(duì)詳細(xì)了解和掌握地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料，主要包括：①明確建筑工程地下室的平面布置及其與建筑紅線的相對(duì)位置，以便于選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐布置等。②明確建筑主體工程基礎(chǔ)的樁位布置圖，盡量利用工程樁作為立柱樁以降低工程成本。③明確建筑主體結(jié)構(gòu)地下室層數(shù)、各層樓板和底板的布置、標(biāo)高以及地面標(biāo)高，為確定土方開(kāi)挖深度、選擇圍護(hù)墻、支撐型式和布置以及換撐等提供基礎(chǔ)資料。

4.2支護(hù)樁施工

支護(hù)樁是深基坑支護(hù)工程中主要承載結(jié)構(gòu)，因此，必須重視支護(hù)樁的施工過(guò)程。一般情況下，支護(hù)樁可以分為人工挖孔樁以及鋼筋混凝土護(hù)臂。就灌注樁而言，往往采用吊桶的手法來(lái)挖掘樁孔，在施工過(guò)程中必須嚴(yán)格控制鋼筋籠安裝、混凝土灌注以及成孔等各項(xiàng)施工工藝，否則會(huì)直接導(dǎo)致深基坑支護(hù)工程失去實(shí)際價(jià)值，甚至嚴(yán)重影響建筑工程主體的建設(shè)質(zhì)量。

4.3土方開(kāi)挖

土方開(kāi)挖是指挖掘建筑基坑的過(guò)程。在土方開(kāi)挖施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)及時(shí)把挖出的土方運(yùn)出施工場(chǎng)地，同時(shí)要及時(shí)清理，盡可能降低施工對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。在土方開(kāi)挖施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)異物或者挖斷地下管線等異?，F(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)立即停止施工并及時(shí)上報(bào)交由相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行處理，待處理結(jié)束后才可繼續(xù)施工。

4.4排樁加環(huán)撐

在實(shí)際運(yùn)用排樁的過(guò)程中，可以結(jié)合使用環(huán)撐以支護(hù)深基坑。在深基坑支撐過(guò)程中，可以先利用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁、挖孔樁、工字鋼樁或者H型鋼樁進(jìn)行規(guī)則排布，并以此為基礎(chǔ)來(lái)建造地下層級(jí)，從而使支護(hù)結(jié)構(gòu)呈圓形結(jié)構(gòu)以確保其穩(wěn)定性。

4.5基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)

在深基坑支護(hù)過(guò)程中，必須要嚴(yán)格檢測(cè)基坑支護(hù)，以利于施工方掌握施工效果。在基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的完整程度、強(qiáng)度、變形及位移情況等重點(diǎn)指標(biāo)。一般情況下，在基坑開(kāi)挖施工開(kāi)始時(shí)，每隔2～3d監(jiān)測(cè)1次施工現(xiàn)場(chǎng)。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，一方面要及時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題，一方面要合理的增加監(jiān)測(cè)頻率，以確保基坑支護(hù)工程的質(zhì)量。

4.6環(huán)撐的拆除及換撐

換撐通常在拆除環(huán)撐之前進(jìn)行。在拆除環(huán)撐時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格根據(jù)換撐方案來(lái)進(jìn)行，只有換撐強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，才能拆除環(huán)撐。同時(shí)，在拆除環(huán)撐以及換撐過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并落實(shí)各項(xiàng)安全措施。

5　結(jié)語(yǔ)

深基坑支護(hù)施工技術(shù)是發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景極為廣闊的高層建筑施工技術(shù)。高層建筑工程數(shù)量和工程環(huán)境的復(fù)雜程度的不斷增加為深基坑支護(hù)施工技術(shù)的發(fā)展提供了充足的應(yīng)用空間。有理由相信，在不斷的工程實(shí)踐中，隨著深基坑支護(hù)理論和技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，深基坑支護(hù)施工技術(shù)水平將會(huì)不斷的得到提高和發(fā)展。

［1］汪福元.高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)探討［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（21）：62～63.

［2］期 翁，新 芳.淺談高層建筑深基坑支護(hù)施工［J］.城市建設(shè)理論研究，2012，12（10）：56～58.

［3］廈門(mén)市建設(shè)委員會(huì).深基坑支護(hù)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

［4］趙錫宏.高層建筑深基坑圍護(hù)工程實(shí)踐與分析［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1996.

卜偉元（1979-），男，工程師，本科，主要從事建筑施工工作。

TU753

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2095-2066（2016）19-0137-02

2016-6-20