探討高層建筑深基坑施工技術(shù)

陳永銅

（浙江新華建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 永康 321300）

1 深基坑施工的特點(diǎn)

1.1 復(fù)雜性

在高層建筑深基坑施工中，必須在實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)建筑環(huán)境進(jìn)行全面檢測(cè)，包括地質(zhì)狀態(tài)檢測(cè)和地形條件檢測(cè)。確保施工的最終真實(shí)質(zhì)量。目前，在地壓測(cè)試過(guò)程中主要有兩種檢測(cè)方法：①蘭金土壓力檢測(cè)方法；②庫(kù)侖地壓檢測(cè)法。以上兩種土壓力檢測(cè)方法具有很大的理論價(jià)值，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于施工環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)用效果難以發(fā)揮，這體現(xiàn)在深井施工的復(fù)雜性上[1]。

1.2 地區(qū)性

區(qū)域因素對(duì)施工環(huán)境的影響存在明顯差異。影響最大的因素是土壤的結(jié)構(gòu)。因此，在施工過(guò)程中，為了保證施工質(zhì)量，我們需要深入研究土壤結(jié)構(gòu)和建筑環(huán)境的地質(zhì)條件。根據(jù)不同的建筑條件設(shè)計(jì)相應(yīng)的建筑方案。例如，在東北地區(qū)的施工過(guò)程中，由于東北地區(qū)的土壤主要是黑土，因此有必要根據(jù)黑土的地質(zhì)特征制定施工設(shè)計(jì)。在實(shí)際施工過(guò)程中，不可能只使用一個(gè)建筑方案進(jìn)行施工。由此可見(jiàn)，深基礎(chǔ)的實(shí)際施工過(guò)程中必須充分考慮區(qū)域因素[2]。

2 高層建筑深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 深基坑攪拌支護(hù)技術(shù)

深基坑攪拌支護(hù)技術(shù)是我國(guó)常見(jiàn)的深基坑支護(hù)技術(shù)。一種特殊的方法是在軟土層中加入一定量的硬化劑，充分?jǐn)嚢?，然后產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，具有良好的加固效果，有效地提高了地基的硬度和承載力。處理后的土壤也具有良好的滲透性，有效地提高了基礎(chǔ)施工質(zhì)量。在這個(gè)過(guò)程中，我們需要特別注意基礎(chǔ)的開(kāi)挖深度。

2.2 支護(hù)樁技術(shù)

支護(hù)樁是深基坑支護(hù)施工中的關(guān)鍵技術(shù)，是提高承載能力的關(guān)鍵因素。在傳統(tǒng)的深基坑施工主要采用板樁錨固和板樁支護(hù)，板樁支護(hù)完成后再進(jìn)行。這種方法不僅可以有效地節(jié)約成本，而且會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾，可以保護(hù)自然環(huán)境[3]。然而，經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐表明，當(dāng)移除盤樁時(shí)，很容易形成深底孔，甚至導(dǎo)致重復(fù)再加工。因此，應(yīng)充分結(jié)合地質(zhì)環(huán)境選擇不同類型的援助。例如，鋼板樁支護(hù)的施工成本較低，操作簡(jiǎn)單，支護(hù)效果很好。支撐過(guò)程中使用的鋼板通常為6～9m 長(zhǎng)、25mm或3m 厚的L 型鋼板。實(shí)踐證明，它能達(dá)到最佳的保障效果。此外，深基坑支護(hù)的鋼筋混凝土灌注樁主要用于水土保護(hù)。此外，該技術(shù)的施工成本較低，但施工過(guò)程復(fù)雜，對(duì)操作人員的要求相對(duì)嚴(yán)格且樁間易出現(xiàn)裂縫，因此未得到廣泛應(yīng)用。

2.3 基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)

為確保深基坑支護(hù)的安全穩(wěn)定，施工單位必須安排專業(yè)人員對(duì)整個(gè)支護(hù)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。井的開(kāi)挖深度越高，發(fā)生偏差的可能性越大。施工人員應(yīng)結(jié)合深基坑支護(hù)的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展。監(jiān)測(cè)技術(shù)在這一過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，可以確定更合理的支護(hù)體系，有效地提高深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，深基坑支護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)偏差前會(huì)出現(xiàn)一些跡象，這是監(jiān)測(cè)工作的主要起點(diǎn)。監(jiān)測(cè)必須在基礎(chǔ)井開(kāi)挖完成3d 后開(kāi)始。如果檢測(cè)到異常，則應(yīng)相應(yīng)增加監(jiān)測(cè)頻率。監(jiān)測(cè)結(jié)果可能反映現(xiàn)場(chǎng)土壤變化，以便評(píng)估地基井對(duì)相鄰道路和建筑物的潛在影響，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的處理系統(tǒng)[4]。

3 高層建筑深基坑支護(hù)施工注意事項(xiàng)

在高層建筑深基坑開(kāi)挖過(guò)程中經(jīng)常采用不放坡的方法來(lái)減少開(kāi)挖面積?；娱_(kāi)挖深度逐漸加深，導(dǎo)致基坑邊坡成為深基坑施工過(guò)程中的首要目標(biāo)。

3.1 高層建筑深基坑支架施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)因素高

工程技術(shù)人員必須在施工階段開(kāi)始時(shí)制定并演示一個(gè)選擇最佳施工方案的特殊系統(tǒng)。除結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，深基坑支護(hù)還必須考慮周圍環(huán)境條件、土壤、含水量和建筑區(qū)域內(nèi)周圍建筑分布等綜合信息[5]。眾所周知，深基坑支護(hù)的中心指導(dǎo)指標(biāo)是控制基坑周圍土體或圍巖的擾動(dòng)和落差，防止基坑底部隆起、土體變形等。施工前對(duì)施工條件進(jìn)行全面檢查。在施工過(guò)程中，必須及時(shí)識(shí)別支架和周邊環(huán)境的變化。

3.2 城市高層建筑深基坑支護(hù)施工中的注意事項(xiàng)

城市建筑物的深基坑支護(hù)施工需要高水平的環(huán)境保護(hù)措施。在為憲法機(jī)構(gòu)選擇支持類型時(shí)，必須盡可能避免污染和噪音。例如，避免使用鋼板樁，以防止支撐過(guò)程中產(chǎn)生的噪音污染和周圍振動(dòng)。還必須考慮支持過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)污泥和工業(yè)廢物對(duì)城市的潛在影響。盡量減少對(duì)城市正常生產(chǎn)和生活的干擾。此外，必須及時(shí)調(diào)查施工現(xiàn)場(chǎng)周圍建筑物的收縮、不均勻沉降和環(huán)境變化，并及時(shí)采取對(duì)策。

由于周邊環(huán)境的限制，城市建筑深基坑支護(hù)施工條件往往比較苛刻。例如，基礎(chǔ)井周圍有密集的其他高層建筑，各種復(fù)雜的管道分散在各層之間。這對(duì)基礎(chǔ)開(kāi)挖和支護(hù)提出了很高的技術(shù)要求。必須經(jīng)常進(jìn)行挖掘和支撐。開(kāi)挖和支護(hù)必須交替進(jìn)行，在狹窄的施工現(xiàn)場(chǎng)必須進(jìn)行徹底檢查，以實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的合理安排。

4 工程實(shí)例

本項(xiàng)目總面積44774m2，地上30 層，地下3 層；室外屋檐高達(dá)905m，基礎(chǔ)平均埋深12.5m。項(xiàng)目西側(cè)靠近市政輸氣管道，擬建地下結(jié)構(gòu)西側(cè)距離現(xiàn)有紅線圍欄1.5m。墻外道路為社區(qū)道路，南側(cè)地下車庫(kù)樓外線距住宅僅12m，施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)道路及項(xiàng)目部辦公樓位于東側(cè)。

4.1 地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)綜合分析，項(xiàng)目場(chǎng)地土質(zhì)較差，一般填土區(qū)厚度為（-0.5～5.3）m，分布范圍廣。全風(fēng)化泥巖、全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖廣泛分布于平坦路堤區(qū)以下，厚度（-0.6～3.0）m。地質(zhì)報(bào)告還表明，地下水位較高，平均水位為-2.3m，對(duì)土壤穩(wěn)定性構(gòu)成了很大威脅，必須進(jìn)行支護(hù)。

4.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)和技術(shù)地質(zhì)資料分析，該地區(qū)淺層土壤中有地下水儲(chǔ)存空間。一般深度為3～5m，主要由大氣降雨滲漏、地下水側(cè)向徑流和管道滲漏產(chǎn)生，主要由蒸發(fā)和地下水側(cè)向徑流引起。自然動(dòng)力類型包括入滲蒸發(fā)型和徑流型。年水位波動(dòng)規(guī)律為6—9 月水位較高，其余月份水位較低，年變化范圍通常為2～3m。

4.3 基礎(chǔ)井設(shè)計(jì)的主要施工技術(shù)

4.3.1 施工工藝

施工工藝流程：土方開(kāi)挖→基坑邊坡修整→放點(diǎn)→成孔（鉆孔）→放人錨筋及注漿管→注漿→設(shè)置泄水孔→墻面布筋→噴射混凝土→養(yǎng)護(hù)。

鉆機(jī)定位成孔。成孔設(shè)備采用兩套地質(zhì)礦產(chǎn)部重慶探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MGJ-50 型回轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)，為了滿足土釘施工傾角的需要，進(jìn)行了鉆機(jī)的改造配套工作?；硬捎梅謱娱_(kāi)挖的方式，挖完第一層后設(shè)備立即進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行土釘施工，避免土坡暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

土釘錨釘?shù)陌惭b與孔內(nèi)注漿?？變?nèi)注漿采用水泥漿灌注，膠結(jié)材料選用425 號(hào)普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.45:1～0.5:1，用氣壓式注漿方式，將注漿導(dǎo)管底端插入孔底后才開(kāi)始注漿，待空口溢出水泥時(shí)再將導(dǎo)管以勻速緩慢撤出，以保證孔中氣體能全部逸出，直至全孔灌注漿注滿漿液為止。

錨固端處理與噴射混凝土板墻。布置完面層鋼筋網(wǎng)后，先在距錨釘端頭200mm 處采用穿孔塞焊一塊150mm×150mm×8mm 的鋼板，然后在鋼板外側(cè)錨釘端部?jī)蓚?cè)沿錨釘長(zhǎng)度方向焊上三根通長(zhǎng)加強(qiáng)鋼筋互相焊接，使所有土釘相互連接成一個(gè)整體。噴射混凝土配合比為水泥∶瓜米石∶中砂=1∶2∶2，內(nèi)摻速凝劑及早強(qiáng)劑，要求混凝土強(qiáng)度達(dá)C20 以上。

噴射前，先在邊壁面上垂直打入短鋼筋段作為標(biāo)志，以保證施工時(shí)得噴射混凝土厚度達(dá)到規(guī)定值。100mm 厚的板墻分兩次噴射，每次厚道控制在50～60mm；120mm 厚的板墻分3 次噴射，每次厚度控制在40～50mm。在繼續(xù)下步噴射混凝土工作時(shí)，要求工人仔細(xì)清除預(yù)留施工縫結(jié)合面上的浮漿層和松散碎屑，并噴水使之潮濕，待混凝土終凝后2h，立即開(kāi)始連續(xù)噴水養(yǎng)護(hù)5～7d。

傾斜保護(hù)桿施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→樁的測(cè)量定位→鉆機(jī)就位→孔底鉆孔→混凝土起鉆抹灰→清孔→鋼筋室振搗鋪設(shè)→混凝土振搗→樁身養(yǎng)護(hù)→樁頭拆除。主要過(guò)程如下，桿位的測(cè)量和放置必須準(zhǔn)確。當(dāng)再次檢查樁的位置時(shí)，使用粗鋼筋標(biāo)記樁中心的垂直孔。根據(jù)本項(xiàng)目研究報(bào)告，樁端位于砂土層中，為確保樁的有效長(zhǎng)度，鉆孔速度必須緩慢，以避免樁體破裂。抹灰混凝土必須及時(shí)且連續(xù)。粗混凝土粒徑不大于20mm，砂速大于45%；澆筑鋼筋籠時(shí)，應(yīng)確保鋼筋籠的準(zhǔn)確位置和垂直度，防止與孔壁碰撞。鋼筋籠下降時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)振動(dòng)器，以感受混凝土的幫助，振搗時(shí)間不應(yīng)小于5min。

預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→鉆機(jī)就位→孔角校正→鉆孔和泵送→送料桿→抹灰和抹灰→桿體維護(hù)→鋼梁緊固件安裝→擰緊和鎖定→鋼梁拆除。主要過(guò)程：按計(jì)劃孔深鉆孔后停止鉆孔，但繼續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆桿1min，并緩慢拔出鉆頭，以防止孔端土壤坍塌和實(shí)際孔深不足；砂漿管和桿體必須一起鋪設(shè)在孔底。用砂漿緩慢拉出管道，直到開(kāi)口處可見(jiàn)水泥。然后砂漿必須每10min 重復(fù)一次，每個(gè)孔必須抹至少兩次，以確保地腳螺栓孔的砂漿飽滿；只有在地腳螺栓孔的補(bǔ)強(qiáng)大于75%時(shí)，才能擰緊鋼芯。

4.3.2 基坑降水

地下水對(duì)深基坑的安全和穩(wěn)定性以及地下規(guī)劃的建設(shè)有重大影響。針對(duì)深基坑支護(hù)受到地下水影響較大的問(wèn)題，要在進(jìn)行支護(hù)作業(yè)前對(duì)地下水的水位進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控。地下水位測(cè)量需要在施工前安排進(jìn)行。如果水位較高，不能滿足支護(hù)需求時(shí)，可采取抽水等措施使地下水水位降低至安全施工的范圍內(nèi)。保證水位與基坑底部至少保持一米的距離。此外，由于地下水的流動(dòng)性較強(qiáng)，變化速度較快。在施工過(guò)程中也可能因降雨量增大的原因造成水面猛漲。為此，有條件的施工單位可以設(shè)置水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，以此保證支護(hù)工作能夠在安全可靠的環(huán)境中順利進(jìn)行。

根據(jù)工程實(shí)際情況，建立安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的雨水系統(tǒng)。在基坑上邊構(gòu)筑排水溝，流至西南面的沉沙井后排入市政管網(wǎng)。并將施工場(chǎng)地做硬化處理。然后于土釘注漿完成后，在基坑側(cè)面插入長(zhǎng)度為500mm，直徑為60mm 的UPVC 排水管，使其外端伸出支護(hù)混凝土板墻外50～60mm，管內(nèi)填碎石做濾水層以利混凝土板墻后的積水排出。結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目特點(diǎn)，將采用環(huán)形密封井排水。在安裝和施工過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整井的位置，使邊坡防護(hù)桿的預(yù)加載地腳螺栓不會(huì)穿透管道。同樣，在土釘墻和預(yù)壓錨桿領(lǐng)域也應(yīng)注意這些問(wèn)題。

4.3.3 基坑監(jiān)測(cè)

對(duì)于深基坑支護(hù)施工來(lái)說(shuō)，做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是非常關(guān)鍵的。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括基坑邊坡的變形觀測(cè)、周圍建筑物及地下管線變形與沉降觀測(cè)、水位觀測(cè)等。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析并及時(shí)了解土方開(kāi)挖及支護(hù)設(shè)計(jì)在實(shí)際施工中的情況，分析其存在的偏差便可以及時(shí)的了解基坑土體變形狀況以及土方開(kāi)挖影響的沉降情況。對(duì)設(shè)計(jì)中存在的偏差，及時(shí)校正設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)已施工的缺陷部位采取恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)救和控制措施，以防止其惡化。在具體的監(jiān)測(cè)上，我們應(yīng)該對(duì)于深基坑支護(hù)施工當(dāng)中，整體沉降、水平位移、裂縫以及變性等情況進(jìn)行充分的掌握，在發(fā)現(xiàn)參數(shù)變化時(shí)第一時(shí)間做出處理。從動(dòng)態(tài)化的角度做好相應(yīng)的管控，圍繞不同的監(jiān)測(cè)指標(biāo)做好相應(yīng)的應(yīng)對(duì)，可以提前對(duì)險(xiǎn)情進(jìn)行預(yù)警，規(guī)避損失，及時(shí)配合有效措施進(jìn)行處理應(yīng)對(duì)，保障安全。本工程根據(jù)委托的監(jiān)測(cè)單位提供的專業(yè)方案，基坑位移監(jiān)測(cè)基點(diǎn)6 個(gè)，位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)17 個(gè)。高程監(jiān)測(cè)點(diǎn)可采用位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。本工程基坑深度為12.3m，根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定基坑的變形監(jiān)控按一級(jí)基坑處理。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工程案例施工技術(shù)實(shí)踐表明，深基坑施工前的設(shè)計(jì)、排水排水、基礎(chǔ)井控制等各項(xiàng)支護(hù)措施安全、經(jīng)濟(jì)、可行。這是未來(lái)類似項(xiàng)目的一個(gè)例子。換言之，深井支護(hù)技術(shù)已成為高層建筑施工中不可缺少的技術(shù)。在具體應(yīng)用中，要充分結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的特殊環(huán)境和技術(shù)施工的特點(diǎn)，制定合理的支撐體系，做好對(duì)建筑各個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制和管理，確保支撐效果，提高高層建筑施工質(zhì)量，確保后續(xù)使用過(guò)程的安全穩(wěn)定。