探討高層建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)

鄭永華（福州閩龍鐵路工程有限公司）

探討高層建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)

鄭永華
（福州閩龍鐵路工程有限公司）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑的數(shù)量與日俱增，隨之而來的土地資源的缺乏。所以，建筑結(jié)構(gòu)的主體越來越高，在這種情況下，對(duì)建筑基坑的要求也越來越高。建筑工程中對(duì)深根基的要求，對(duì)施工的管理帶來了極大的困難。如何做好對(duì)基坑施工的管理，確保建筑工程結(jié)構(gòu)的施工能夠順利地進(jìn)行，是當(dāng)前建筑工程中面臨的一個(gè)難題。

高層建筑；深基坑；支護(hù)施工技術(shù)

1　深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工過程中存在的問題

1.1深基坑存在的問題綜述

隨著國(guó)土面積的規(guī)劃和城市用地越來越緊張，如今的建筑行業(yè)都在朝著高層建筑的方向發(fā)展。經(jīng)過大量的建筑實(shí)踐表明，高層建筑能夠有效縮小占地面積，并能極大地減少開發(fā)商的投資。提到高層建筑不得不說深基坑支護(hù)技術(shù)，深基坑支護(hù)工程是臨時(shí)性工程，它主要的作用就是保障建筑物安全、穩(wěn)定。通常情況下，建筑物越高，需要開挖的基坑的深度就越深、深基坑的支護(hù)要求等級(jí)越高，只有根基穩(wěn)固才能夠確保建筑物的質(zhì)量安全，由此可見，深基坑支護(hù)的重要性不可忽視。現(xiàn)階段，深基坑開挖的深度特別深，有的深達(dá)20m，支護(hù)技術(shù)是深基坑工程最重要的技術(shù)，它是高層建設(shè)工程施工至關(guān)重要的步驟。但是，目前有些建筑單位為了減少施工投資、縮短施工天數(shù)，對(duì)支護(hù)工程缺乏應(yīng)有的重視，有的只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的防護(hù)，這就導(dǎo)致房屋還沒有建設(shè)完成就出現(xiàn)坍塌的事故，一味的求快到最后反而造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，高層建筑的深基坑工程直接關(guān)系到人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，因此必須給予高度重視。深基坑問題主要分為兩種問題：①施工中存在的問題；②深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題。表1為某工程的基坑詳細(xì)情況介紹。

表1　

1.2施工中存在的問題

高層建筑的支護(hù)施工技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。在施工過程中，基坑的支護(hù)非常繁瑣，施工人員有時(shí)并沒有嚴(yán)格的按照施工圖紙進(jìn)行施工，出現(xiàn)了很多欠挖或過量挖土的問題。另外在基坑開挖時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力與經(jīng)典理論測(cè)出的壓力并不完全一直，造成實(shí)際結(jié)構(gòu)內(nèi)力與理論內(nèi)力不同的有以下幾點(diǎn)原因：①土體的應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力路徑的影響。這個(gè)問題可分為土發(fā)生固結(jié)和基坑內(nèi)存在少量殘余應(yīng)力，前者是指當(dāng)?shù)鼗潦钦５耐翆?，其周圍?jīng)過開挖后，平均主應(yīng)力與周圍壓力減少便導(dǎo)致其出現(xiàn)超固結(jié)狀態(tài)。后者的影響是一般在計(jì)算土方壓力時(shí)，基坑中的垂直力是從坑底自重應(yīng)力計(jì)算的，但是當(dāng)基坑開挖的面積受限時(shí)，在在周圍土方上常常會(huì)出現(xiàn)額外附加的應(yīng)力。②孔隙水壓力的影響。在逐層開挖基坑時(shí)，由于土體周圍壓力下降，相關(guān)的支護(hù)結(jié)構(gòu)就會(huì)向前移動(dòng)、土體會(huì)發(fā)生側(cè)向膨脹、基坑土體發(fā)生回彈，這樣各土體均會(huì)發(fā)生膨脹作用，導(dǎo)致孔隙水壓力出現(xiàn)。當(dāng)滲透系數(shù)較小時(shí)，這種負(fù)孔壓會(huì)存在很長(zhǎng)一段時(shí)間，必將改變支護(hù)結(jié)構(gòu)上抗壓和載荷的分布。③邊界條件的影響。支護(hù)結(jié)構(gòu)存在三維效應(yīng)。基坑的長(zhǎng)、寬、高之比一般不大，當(dāng)坑中部的土體向外發(fā)生移動(dòng)，而其兩邊的土保持不動(dòng)，土層之間便容易產(chǎn)生摩擦力。表2顯示的是某高層建筑物的水文地質(zhì)條件。

表2　

1.3深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的不足

（1）設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮地下水對(duì)基坑的影響

在進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，不管采用的是規(guī)范的水土一塊計(jì)算的方法還是水土分開進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)橛械叵滤拇嬖诙紩?huì)或多或少的影響其載荷的取值，水壓力計(jì)算的不精確可能會(huì)導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生大的移動(dòng)，嚴(yán)重的將使整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生失效。另外地下水極易給工程帶來困難，引起錨桿或土釘周圍的土體凝聚力下降，導(dǎo)致抗拔力下降。

（2）沒有對(duì)基坑土體進(jìn)行完全采樣

在高層建筑的坑基支護(hù)設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該首先對(duì)其周圍土體進(jìn)行完全采樣。這主要是因?yàn)椴煌瑓^(qū)域的土層狀況不同，得到的土體樣本也不同，如果采樣不完全那么得到的設(shè)計(jì)方案必定片面化即無法真實(shí)的反映處土層的實(shí)際情況，給支護(hù)設(shè)計(jì)帶來很多問題，并使后期土層施工與工程實(shí)際相差很大。

（3）無法選擇一個(gè)適宜的土體物理力參量

實(shí)際的工程中，地質(zhì)的情況千差萬別，而土體所能承受壓力的大小嚴(yán)重影響著高層支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的好壞。因此，選擇一個(gè)合適的土體物理力參量特別重要，另外也需要準(zhǔn)確計(jì)算出高層建筑支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)際受力的大小。

2　深基坑支護(hù)施工的結(jié)構(gòu)類別介紹

2.1鋼板樁支護(hù)

鋼板樁支護(hù)技術(shù)是一項(xiàng)相對(duì)簡(jiǎn)單的技術(shù)，它投資小、穩(wěn)定性高，因此在建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。該支護(hù)技術(shù)屬連續(xù)型，且使用范圍是基坑深度不超過五米，其使用的材料是帶鎖口或者熱軋型的鋼板，使用時(shí)將鋼板粘到一起形成樁墻，主要用途是擋土或水。鋼材的長(zhǎng)度有一定要求，一般長(zhǎng)不超過8m、寬不超過3m、厚度不低于25mm。施工支護(hù)操作中，首先需要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定操作，然后用打樁機(jī)打下第一個(gè)定位樁，其次按照一正一反的原則扣合，最后形成對(duì)基坑的完全防護(hù)。不足之處是該技術(shù)受外界環(huán)境影響較大，有些場(chǎng)合不宜使用該方式。

2.2深層攪拌水泥土樁支護(hù)

該支護(hù)方法是將水泥作為固化劑，應(yīng)用能夠深入土層的攪拌機(jī)將基土與水泥進(jìn)行攪拌，使得這兩種物質(zhì)充分混合，進(jìn)過一段時(shí)間的物理凝固達(dá)到預(yù)期的支護(hù)強(qiáng)度要求，這種支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅可以擋水，而且可以擋土。該技術(shù)對(duì)土質(zhì)無特殊要求，無論是粘土還是淤泥土，只要挖掘的深度不是很深就可以應(yīng)用。

2.3地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻有很多優(yōu)點(diǎn)比如整體剛性強(qiáng)、擋水效果好，因此這種方式常被用在各種復(fù)雜的環(huán)境條件之下如沙土或淤泥土等，特別是需要將深層軟土墻體插入很深時(shí)，這種支護(hù)防護(hù)結(jié)構(gòu)最適宜。

2.4土釘墻支護(hù)

該方式是一種邊開挖邊進(jìn)行鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)的技術(shù)，通過噴射混凝土形成重力式擋墻結(jié)構(gòu)，它可以用來擋土，但是這種技術(shù)有一定的使用范圍，它不適于在地下水以下或沒有經(jīng)過人工降水的土層，而適應(yīng)于地下水之上和人工降水后的填土、粘土。

3　高層建筑深基坑支護(hù)安全施工技術(shù)

3.1施工前要注意防水操作

施工之前需要對(duì)降水排水工程進(jìn)行施工建造，并檢查是否滿足設(shè)計(jì)的要求，然后才可以進(jìn)行深基坑的開挖。與此同時(shí)，還應(yīng)該在基坑內(nèi)部適當(dāng)?shù)奈恢眉釉O(shè)排水溝或積水井，為防止積水對(duì)深基坑工程造成影響，應(yīng)該及時(shí)清理工程中的積水。為了防止基坑周邊的地表水滲入坑內(nèi)，應(yīng)在工程周邊采用各種防水措施?；娱_挖時(shí)，需通過降水來提高土體的水平抗力，這時(shí)施工降水的速度不宜過快。同時(shí)需要做好周邊地下管道等的監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過臨界警戒值時(shí)，必須采取緊急措施，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行詳細(xì)的分析并找出合適的解決方法以確保基坑施工的順利進(jìn)行。這里以某工程采取的場(chǎng)地排水系統(tǒng)為例，根據(jù)總體施工布局在在基坑頂設(shè)置一道排水土溝和很多個(gè)集水坑，排水溝的邊緣遠(yuǎn)離坡底部約0.5m左右，坑基的深度與溝底相比低了將近有0.25m，坡度大約為0.1%。另外，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了六臺(tái)排水泵，預(yù)防雨水沉積。該工程自建設(shè)以來，沒有出現(xiàn)過一次透水問題，防水效果十分明顯。

3.2基坑分層開挖

基坑的開挖應(yīng)該遵循逐層挖掘、杜絕進(jìn)行掏挖或超挖，支架的建設(shè)應(yīng)和開挖的進(jìn)度一致。開挖的長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，最好是能與基坑深度相協(xié)調(diào)。另外，當(dāng)開挖的基坑超出標(biāo)定的高度時(shí)，需立即進(jìn)行混凝土澆筑工作，這樣做能夠進(jìn)一步的減少坑體的形變量。值得注意的是為了防止邊坡發(fā)生失衡的問題，施工之前需要對(duì)基坑周圍的積土進(jìn)行處理，防止其積土過厚造成基坑荷載變大而出現(xiàn)塌方事故。這里以某工程基坑開挖為例說明，這項(xiàng)工程開挖時(shí)做了以下幾點(diǎn)安全措施：①監(jiān)測(cè)基坑。監(jiān)測(cè)土體水平位移，共布置測(cè)斜點(diǎn)22個(gè)并且坡頂埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，布點(diǎn)間距15～20m/點(diǎn)。②每天派專人對(duì)支護(hù)的結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境、監(jiān)測(cè)設(shè)施等，進(jìn)行巡視檢查，并做好記錄。在開挖時(shí)，采取每1～3d測(cè)一次，防止工程事故發(fā)生。經(jīng)過這些防護(hù)技術(shù)措施，使得該工程在建設(shè)階段出現(xiàn)零坍塌事故和零傷亡事故。

3.3必要的后期工作

基坑支護(hù)工作完成后，現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要對(duì)坡面、場(chǎng)地進(jìn)行細(xì)致的修整，由于此時(shí)機(jī)器也處于工作狀態(tài)，為了施工人員的安全，必須限定他們的工作范圍。一般設(shè)定在機(jī)械工作范圍之外，如果需要對(duì)機(jī)械工作范圍內(nèi)作業(yè)就要停止機(jī)器工作確保施工的安全。另外，基坑周圍要加設(shè)各種防護(hù)欄措施，并設(shè)定各種警示標(biāo)語，嚴(yán)令禁止向坑內(nèi)投擲各類物品。為了能使工人能在緊急狀態(tài)下逃出現(xiàn)場(chǎng)，可在坑內(nèi)設(shè)置人員安全撤離通道。特殊地點(diǎn)應(yīng)該給予特殊防護(hù)，如施工地點(diǎn)處有電纜線，那么在電纜位置兩米處需停止機(jī)器開挖，另外機(jī)器開挖應(yīng)該在機(jī)器的規(guī)定性能下作業(yè)，嚴(yán)禁機(jī)器開挖深度高于機(jī)械本身，機(jī)器檢修時(shí)需將設(shè)備降低到最低點(diǎn)。

4　結(jié)束語

高層建筑工程中深基坑的支護(hù)施工過程中循序漸進(jìn)的，相關(guān)施工單位必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范、設(shè)計(jì)規(guī)范以及后施工的程序進(jìn)行施工，并且對(duì)工程要做到邊施工邊監(jiān)督。對(duì)深基坑的施工要堅(jiān)持其“分層開挖、隨挖隨撐、先撐后挖、限時(shí)限量、對(duì)稱均衡”的原則，堅(jiān)決杜絕施工過程中的盲目以及野蠻施工的現(xiàn)象。整個(gè)施工過程中，要時(shí)刻嚴(yán)格加強(qiáng)對(duì)深基坑的施工控制，確保深基坑施工按照相應(yīng)規(guī)范順利進(jìn)行，高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)地完成施工任務(wù)。

[1]黃磊.探討高層建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（18）.

[2]陳慧麗.探討高層建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（12）.

[3]徐雪梅.高層建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)[J].建材與裝飾，2015（27）.

[4]史敏華.探討高層建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（35）.

TU753

A

1673-0038（2015）51-0009-02

2015-11-14