高層建筑深基坑施工技術(shù)及質(zhì)量安全控制探討

李偉鋒

摘 要：文章首先探討了深基坑支護(hù)施工在高層建筑工程中的重要意義，闡明了深基坑支護(hù)施工的必要性；其次分別介紹了錨桿支護(hù)技術(shù)、混凝土灌注樁技術(shù)、排水施工技術(shù)等深基坑施工常用技術(shù)；然后關(guān)于國內(nèi)施工單位普遍存在的質(zhì)量問題做了一一說明，比如實(shí)際受力偏差以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏差、基坑開挖未進(jìn)行充分考慮、設(shè)計(jì)方案缺乏可行性等；最后對此提出了幾點(diǎn)控制措施，比如采用最合理的支護(hù)措施、加強(qiáng)深基坑保護(hù)、管理原材料、深化施工管理等。

關(guān)鍵詞：高層建筑；深基坑施工技術(shù)；質(zhì)量安全控制

中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）20-0140-03

高層建筑在我國各大城市遍地開花，在樓層越來越高的同時(shí)，人們更多地開始將注意力放在建筑物安全性問題上，而不是驚嘆它的高大和壯觀。

關(guān)于安全性問題，高層建筑深基坑施工技術(shù)可為建筑物安全性保駕護(hù)航，理論上如此，但在實(shí)際施工過程中，還是暴露出諸多問題，無論是國內(nèi)，還是國外，在某些安全性問題上存在共性，而且尚未得到有效解決。

筆者現(xiàn)根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以國內(nèi)高層建筑深基坑施工的現(xiàn)狀做一個(gè)總的說明，以提醒廣大高層建筑深基坑施工人員充分意識(shí)到質(zhì)量安全的重要性，同時(shí)希望筆者在下文中提出的幾點(diǎn)控制措施有一定的參考價(jià)值。

1 深基坑支護(hù)施工在高層建筑工程中的重要意義

深基坑支護(hù)的區(qū)域是隨高層建筑數(shù)目增多而擴(kuò)大的。以當(dāng)下的形式來看，基坑形式改變，深基坑支護(hù)也會(huì)隨之改變，從而造成深基坑支護(hù)的多樣化。再加上深基坑施工在整個(gè)建筑工程中施工周期長，施工規(guī)模大，由此產(chǎn)生的結(jié)果是投資成本會(huì)相應(yīng)增大。

深基坑內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，給施工帶來了巨大的難度，對施工人員來說也多有不變，因此深基坑支護(hù)才得以應(yīng)用。深基坑最容易出現(xiàn)的現(xiàn)象是邊坡塌陷，在建筑工程中實(shí)施深基坑支護(hù)是為了維持邊坡的穩(wěn)定性。以免土層塌陷對施工造成巨大干擾。在多雨季節(jié)，深基坑內(nèi)蓄滿了水源，此時(shí)出現(xiàn)深基坑土層坍塌的可能性較大，因此在做好深基坑支護(hù)的前提下，還要通過排水截水等方法將深基坑內(nèi)的水源盡快排出，直至水位線在深基坑施工范圍以下。

2 高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)

2.1 錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)技術(shù)（Boltsupportingtechnology）是在深基坑支護(hù)施工中應(yīng)用較為頻繁的一種技術(shù)。錨桿支護(hù)技術(shù)通過在深基坑墻面進(jìn)行鉆孔或在基坑立壁土層進(jìn)行鉆孔，然后在已鉆好的孔中加入鋼索等抗拉材料，最后在灌注漿的作用下做好固定處理，使之產(chǎn)生抗拉力極強(qiáng)的錨桿，以此來提升基坑支護(hù)抗拉力，保障深基坑土層的穩(wěn)定性。

采用擴(kuò)孔式錨索加筋高壓旋噴水泥土樁錨施工，樁錨應(yīng)通過可拆卸的方式將帶有錨筋的錨桿鉆頭裝配到鉆桿的前段，一邊通過旋轉(zhuǎn)上述鉆桿，在土體中進(jìn)行鉆孔，一邊將錨桿鉆頭帶入土體，直至設(shè)計(jì)深度，將上述鉆桿前段與鉆頭拆開，通過鉆桿的中空通道向孔壁高壓旋噴注漿，形成從底到上Φ300水泥土串葫蘆狀錨固體。錨索材料采用強(qiáng)度等級(jí)≥ 1860 MPa的預(yù)應(yīng)力鋼鉸線。

2.1.1 基本實(shí)驗(yàn)

擴(kuò)孔錨索施工前，應(yīng)選擇不同典型巖層分三組，各進(jìn)行不少于3根錨索抗拔力現(xiàn)場試驗(yàn)，以確定巖層摩阻力及錨索承載力。試驗(yàn)時(shí)間為錨固漿體成型后28 d。錨索基本試驗(yàn)結(jié)果用于調(diào)整設(shè)計(jì)方案、確定施工工藝及施工參數(shù)。

2.1.2 成 孔

①鉆機(jī)就位開孔時(shí)，應(yīng)由技術(shù)人員進(jìn)行位置、垂直度復(fù)核，滿足設(shè)計(jì)要求，且確認(rèn)后方可鉆孔。

②鉆孔中所遇到的土層應(yīng)作適當(dāng)?shù)拿枋?。鉆孔的長度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)長度但也不大于設(shè)計(jì)長度500 mm，鉆孔到位后穩(wěn)鉆3～5 min，防止孔底尖滅。

擴(kuò)孔式錨索的成孔過程中，必須對其成孔的各巖土層分布進(jìn)行詳細(xì)編錄，一旦發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)條件不同，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)人員進(jìn)行變更。

2.1.3 桿體制作、安放

①擴(kuò)孔式錨索系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝，應(yīng)在生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)技術(shù)人員的技術(shù)監(jiān)督下進(jìn)行，所有參加錨索制作和張拉的人員必須經(jīng)過相應(yīng)的專業(yè)培訓(xùn)。

②桿材材料制作前應(yīng)清除表面油污及銹膜，鋼絞線嚴(yán)禁有接頭，嚴(yán)禁使用焊槍斷料。

③錨索制作采用魚雷式鉆頭與三股鋼絞線采用擠壓套連接成型。

2.1.4 注 漿

①擴(kuò)孔式錨索注漿時(shí)填土中樁錨噴射壓力為5～8 MPa，淤泥等粘土中噴射壓力為15～20 MPa，鉆桿退至孔口3 m范圍內(nèi)應(yīng)減壓至5 MPa以下。擴(kuò)孔式錨索形成從底到上Φ 300水泥土串葫蘆狀錨固體，擴(kuò)大頭采用四次復(fù)噴，擴(kuò)大頭每延米水泥用量約為300～350 kg/m。

2.1.5 錨索張拉鎖定

張拉鎖定宜在錨固體和冠梁及腰梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后進(jìn)行，錨具為OVM15-3錨具，張拉應(yīng)隔根跳開進(jìn)行。由于錨固工程主體為地下隱蔽工程，且工程質(zhì)量與施工技術(shù)密切相關(guān)，要求嚴(yán)格按照有關(guān)錨固工程施工與驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保邊坡穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。

2.2 混凝土灌注樁技術(shù)

鉆孔灌樁是混凝土灌注樁技術(shù)施工最常用的手段，通常情況下采取如下操作：

首先，要對鉆孔的確切地點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，隨之清除鉆孔場地，以保障鉆孔有效性；

其次，在指定位置放置鉆孔機(jī)，同時(shí)為下一到工序準(zhǔn)備所需的泥漿；

然后，掌控樁孔深度以及孔徑后，鉆孔開始；

最后，鉆孔完畢后，將樁孔內(nèi)的雜物清除出去，并在樁空內(nèi)吊放鋼筋籠，此后澆筑混凝土。

值得注意的是：

①鉆孔過程找那個(gè)要控制鉆孔速率，防止鉆孔速率過快導(dǎo)致孔壁受損；

②吊放鋼筋籠要在定位環(huán)安裝完畢后，并控制吊放速率，在吊放過程中，出現(xiàn)任何阻礙吊放的情況，不得強(qiáng)行吊放，應(yīng)在鋼筋籠調(diào)整至合理位置后再行吊放；

③混凝土澆筑時(shí)要采用導(dǎo)管法澆筑，而且要保持連續(xù)澆筑，這樣澆筑的混凝土強(qiáng)度才達(dá)到施工要求。

2.3 降水及排水施工技術(shù)

降水及排水施工的目的是解決深基坑內(nèi)蓄積的水源造成的安全隱患。因此排水要確保地下水位線在施工區(qū)域以下，以免水位線過高而影響工程正常施工。此時(shí)處理好深基坑內(nèi)的積水十分必要。進(jìn)入支護(hù)工程前要確認(rèn)地下水流量屬于較小的情況，若地下水流量大，必須采取措施確保地下水位線在施工區(qū)域以下，方可施工。

降水及排水要注意以下事項(xiàng)：

①要合理設(shè)置截水溝減少地表水流入基坑。

②降水井應(yīng)在土方開挖前施工到位。基坑開挖前15 d，要啟動(dòng)降水系統(tǒng)進(jìn)行整體降水，降水至地下室施工完成后方可停止降水。

③基坑內(nèi)地下水位降至坑底0.5 m以下，方可進(jìn)行土方開挖。

④降水時(shí)對于在抽水影響半徑范圍內(nèi)需要保護(hù)的周邊建筑物及地下管線等應(yīng)建立好標(biāo)高觀測系統(tǒng)，并做好應(yīng)急措施。

⑤井點(diǎn)供電系統(tǒng)應(yīng)采取雙線路，防止中途停電或發(fā)生其他故障，影響排水，要求有備用發(fā)電機(jī)組，以防止突然停電造成流砂、管涌等現(xiàn)象導(dǎo)致基坑整體失穩(wěn)破壞。

⑥水泵在運(yùn)行時(shí)應(yīng)經(jīng)常觀測水位變化情況，檢查電纜線是否和井壁相碰，以防磨損后水沿電纜芯滲入電動(dòng)機(jī)內(nèi)。同時(shí)，還必須定期檢查密封的可靠性，以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

⑦當(dāng)遇汛期或局部超挖深（電梯井處）時(shí)，該降水方案不能滿足施工要求時(shí)，可局部增設(shè)深井降水或輕型井點(diǎn)降水輔助降水。

⑧降水效果應(yīng)及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位，便于設(shè)計(jì)依照現(xiàn)場施工情況調(diào)整降水井?dāng)?shù)量及位置。

⑨降水井抽水過程中，必須經(jīng)常對四周環(huán)境進(jìn)行觀測，若發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)與有關(guān)單位進(jìn)行協(xié)商，共同及時(shí)解決。

3 高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)質(zhì)量

3.1 實(shí)際受力偏差以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏差

無論是國內(nèi)，還是國外都普遍存在實(shí)際受力偏差以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏差。其原因在于國內(nèi)外尚未找到關(guān)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效計(jì)算方法。以國內(nèi)為例，庫倫理論時(shí)計(jì)算土方壓力時(shí)最常用的方法，而支護(hù)樁的計(jì)算通常選擇等值梁法。通過此方法獲得的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相比，差距甚遠(yuǎn)。而且國內(nèi)在土層取樣方面明顯有較大的隨機(jī)性，在未充分理解土層的實(shí)際結(jié)構(gòu)的情況下，貿(mào)然進(jìn)行深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是常有之事。

3.2 基坑開挖未進(jìn)行充分考慮

對細(xì)長條基坑而言，深基坑出現(xiàn)位移形變，并且在水平上出現(xiàn)中間位移過大，而兩邊位移較小。這種情況基本與實(shí)際情況一致。但并非所有的基坑都按此要點(diǎn)來進(jìn)行開挖，不同的基坑，其開挖要求也有所差別。就拿以上要求來說，明顯與方形（包含長方形）基坑的開挖要求不符。但國內(nèi)大多數(shù)施工單位在進(jìn)行基坑開挖時(shí)并未對此進(jìn)行充分考慮。正確的做法是調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)。

3.3 設(shè)計(jì)方案缺乏可行性

設(shè)計(jì)方案與實(shí)際施工要求有出入在高層建筑深基坑施工中也時(shí)有發(fā)生。一般情況下，在設(shè)計(jì)方案內(nèi)要詳細(xì)注明挖土需要注意的事項(xiàng)以及支護(hù)程序，這樣設(shè)計(jì)的原因在于避免出現(xiàn)支護(hù)變形。國內(nèi)大多數(shù)施工單位在方案設(shè)計(jì)時(shí)，并未予以注明，導(dǎo)致在施工過程中支護(hù)出現(xiàn)嚴(yán)重變形。

4 高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)質(zhì)量安全控制措施

4.1 采用最合理的支護(hù)措施

重力式、懸臂式和混合式是三種最常用的深基坑支護(hù)方法。重力式可確保土層即便在多種壓力的壓迫下依然保持穩(wěn)定；而懸臂式可通過巖層對土層起到維持穩(wěn)定的作用，但該種方式受施工環(huán)境的制約，僅在土質(zhì)優(yōu)良情況下，開展淺層開挖時(shí)選擇最好；若選擇混合式，就需要用到錨桿來支護(hù)。通常我們會(huì)在錨桿機(jī)上噴射混凝土面層，這樣做的目的是保障各錨桿機(jī)互相支撐，從而起到穩(wěn)定效果。

4.2 管理原材料

從某種程度上來講，工程項(xiàng)目質(zhì)量與原材料質(zhì)量優(yōu)劣息息相關(guān)。首先要做好原材料的采購工作，把好材料采購關(guān)，嚴(yán)禁采購低等、偽劣產(chǎn)品。原材料進(jìn)入施工現(xiàn)場前要做好檢查工作，包括產(chǎn)品合格證，是否與施工要求一致等。

抽檢原材料的質(zhì)量，任何不合格材料一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即清除，并且責(zé)問當(dāng)事人責(zé)任。對抽檢合格的原材料要做好妥善保管，按照原材料的類別分類管理，委派專業(yè)人士保障原材料的安全，以免丟失或損害。

4.3 加強(qiáng)深基坑保護(hù)

地面水容易在基坑深度1～2倍區(qū)域出現(xiàn)裂縫的情況下，深入縫內(nèi)從而降低土質(zhì)強(qiáng)度，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移，最終導(dǎo)致土層坍塌。出現(xiàn)以上情況時(shí)，應(yīng)立即堵塞裂縫，同時(shí)做好地面水的排出工作。

4.4 深化施工管理

所有參與施工管理的人員必須具備豐富的管理經(jīng)驗(yàn)，而且要具備一定的管理水平。對整個(gè)工程施工流程有充分的認(rèn)識(shí)，熟悉所有施工環(huán)節(jié)。

施工管理人員還要擁有良好的道德情操和責(zé)任意識(shí)，不得做出任何有違施工安全的行為。要起到監(jiān)督施工人員操作的作用，保障施工操作正常而有序地進(jìn)行。

5 結(jié) 語

對高層建筑而言，深基坑施工尤為重要。建筑樓層越高，人們對其安全性的考量越嚴(yán)苛，因而在深基坑施工方面，施工安全屬于重中之重。為確保高層建筑施工質(zhì)量得到有效保障，在深基坑施工期間，深化質(zhì)量管理才可能真正避免安全事故的發(fā)生。提升管理人員的責(zé)任意識(shí)，加強(qiáng)管理力度，為施工安全性提供保障，消除安全隱患，減少安全事故的發(fā)生率，也只有這樣，施工單位才可能在競爭日益激烈的市場大環(huán)境下占有一席之地，才有可能為未來的發(fā)展打開一片新的天地。

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