高層建筑基坑支護及土方工程技術分析

摘要：隨著我國經濟建設的快速發(fā)展，對高層建筑深基坑支護技術的需求也在不斷增多。在相應的技術應用中，不僅要求安全可靠，而且要節(jié)約經濟成本，減少不必要的浪費。近年來，深坑開挖工程的數量不斷增多，基坑支護技術有了很大的發(fā)展，為我國的高層建筑發(fā)展，奠定了建筑的基礎。但隨著高層建筑工程的不斷增多，對基坑支護技術的廣泛應用，使其中存在的很多問題，不斷地暴露出來，也凸顯出高層建筑工程帶來的極大安全隱患。

關鍵詞：高層建筑;基坑支護;土方工程

Foundation Pit Support of High-Rise Building and Analysis on Ground Works Technology

Mi-Chun Cheng*

Huanghuai University， Zhumadian 463000， Henan， China

Abstract： With the rapid development of our national economy and construction， the demand for deep foundation pit supporting technology of high-rise building is also increasing. In the application of technology， it not only requires safety and reliability， but also to save economic costs and reduce unnecessary waste. In recent years， the number of deep excavation projects is increasing， and foundation pit support technology has a great development， which has laid a foundation for the development of high-rise buildings in China. But， with the continuously increase of high-rise buildings and the wide application of foundation pit support technology， there are many existing problems are constantly exposed. This causes great security risks for high-rise building projects.

Keywords： High-rise building; foundation pit support; ground works

一、前言

隨著我國經濟的不斷深入發(fā)展，城市化進程以及城市的建設發(fā)展規(guī)模也在的不斷地深入，在有限的土地中，不斷向空中或地下發(fā)展更多的建筑，才是未來城市化建設的主要發(fā)展方向。因此，近年來，城市建設中各類高層建筑的數量不斷增多，對我國的城市化發(fā)展，產生了極大地推動作用。隨著城市化發(fā)展中高層建筑的不斷增多，建設施工中存在的問題也逐漸地暴露出來。目前，基坑支護技術及土方工程已經成為高層建筑發(fā)展的重要關注點。

二、高層建筑基坑支護的重要性和特點

由于一些客觀因素的影響導致高層建筑的地下空間受影響很大，地下空間的安全方坡沒有足夠施工的基坑平面，導致要結合更大面積的地面進行基坑支護設計，以保障施工的安全性，保障基坑支護設計、施工的科學、合理。高層建筑基坑支護主要有以下特點：

（一）對于基坑支護結構的設計方案

要深入結合高層建筑的變形發(fā)展、穩(wěn)定性需求、強度等客觀因素。在滿足以上客觀需要的基礎上，保障建筑周邊環(huán)境以及地下管道的安全，不會受到建筑工程項目施工破壞。

（二）全面分析施工設備的性能和安全保障

全面分析施工環(huán)境、現(xiàn)場管理等客觀因素對基坑設計方案的影響，保障基坑支護設計方案的科學、合理。

（三）基坑支護的設計方案

在滿足工程的建設需要的基礎上，還應該盡可能地減少施工環(huán)節(jié)，提高工程的建設施工效率。

三、高層建筑基坑支護技術關鍵

（一）基坑支護結構設計方案

在進行高層建筑基坑設計時，應結合工程的實際狀況作出全面分析，深入思考基坑側壁重要性系數和安全等級，提高高層建筑基坑支護設計的科學性。

在進行基坑設計時，應做好幾項關鍵：

1. 設計人員應有效地結合新型設計思維和新型施工技術，結合工程的實際建設需求方面深入分析，新的設計方案，要完全消除傳統(tǒng)的建設施工理念影響[1]。

2. 現(xiàn)階段的基坑支護結構設計仍在不斷地摸索的過程中，缺少完善的、系統(tǒng)化的設計施工方案。當前很多應用的建設施工方案，并沒有得到有效的認可，很多計算公司、規(guī)劃方案等方面還存在不同程度的問題。高層建筑施工中的基坑支護的設計，與其他很多工程都存在極大的不同，基坑支護設計工作人員，應不斷對工程的建設施工情況進行分析，同時結合先進的設計思維，對現(xiàn)有的設計進行優(yōu)化，結合施工過程中所反饋的相關動態(tài)信息，對工程的綜合結構，建設思維做出有效地調整。

3. 結合相關文獻、資料，對基坑支護機制的結構和材料進行深入分析。結合大數據環(huán)境下的實驗研究結果和理論基礎進行綜合思考。很多水文地質等客觀因素，都可能對基坑支護設計的建設質量產生不同程度地影響，所以，設計人員對于工程設計方案，應充分考慮相應的影響因素及工程的施工建設條件，保障建筑工程施工方案的質量。

（二）基坑支護工程施工

對于高層建筑的施工建設，基坑的支護質量對工程的整體質量，具有極大地影響。在進行基坑支護的施工過程中，工程建設施工人員，應針對支護結構的相關影響因素進行充分的分析，例如：基層機構、建筑施工的環(huán)境、基坑的規(guī)模需求、施工種類，以及地質結構等多種因素進行全面分析。高層建筑支護結構的穩(wěn)定性，是基坑支護工作的關鍵，對工程質量具有極大地影響[2]。

工程的設計施工人員，應首先對周邊的環(huán)境情況進行分析，將基坑的變形情況，控制在一個合理的范圍內，保障工程建筑施工的穩(wěn)定性。在控制的過程中，對于工程設計施工穩(wěn)定性的內容，主要為地下水控制、地面變形控制、基坑穩(wěn)定性控制，結合相關方面的控制，是控制基坑變形的關鍵。在保障以上三個方面影響因素得到有效控制的同時，還要對施工方案進行有效地調整，提高施工方案的可行性。

相關人員在進行工程的設計和施工過程中，應主要針對以下問題，減少對高層建筑工程質量造成影響。

1. 一定要提高環(huán)保質量，減少對環(huán)境的破壞[3]。相關工作人員在設計施工的過程中，應根據基坑支護施工操作對環(huán)境的污染情況，對施工環(huán)節(jié)進行調整，降低對環(huán)境的污染。

2. 基坑的施工常常會受到施工現(xiàn)場以及周圍建筑、管線等多種因素的影響和制約，工作人員應當在基坑支護的建設施工過程中，針對周圍的環(huán)境、建筑、地下管線等情況進行充分勘察和分析，將基坑支護的施工對周圍造成的影響減到最低。

3. 對施工流程進行合理的安排，使基坑支護工作的施工能夠在規(guī)定的工期內完成，并保障基坑支護的施工建設質量，提供工程的整體建設效率。圖1為標準的基坑支護施工。

（三）基坑支護的施工流程

對于基坑支護工程的實施建設，一定要做好相應的準備工作，確?；又ёo工程的施工建設出現(xiàn)的停滯等現(xiàn)象最少化?；又ёo的建設過程，一般分為土方開挖—錨桿施工—聯(lián)系梁施工—支柱樁施工—施工期準備等工作，在這幾項工作中，先進行人工挖孔樁，然后制作相應的支護護壁，是整個施工的最主要的建設環(huán)節(jié)[4]。在聯(lián)系梁施工前，應確?；垡呀浲瓿烧w工程的質量、標準驗收工作，更好的保障抗?jié)B墻混凝土完成澆筑工作。在基坑開挖到標準的深度后，開始進行打孔等多項前期施工，再將錨具的位置進行固定，并進行錨桿試驗，確定錨桿的穩(wěn)定性。利用分層開挖的施工形式，進行開挖，并快速將挖出的土方運走。

（四）合理選擇基坑支護類型

在當前的高層建筑施工中，很多不同的基坑支護結構被應用于高層建筑施工中，不同的地質條件決定了不同類型的支護結構，具有不同的支護效果。在對高層建筑工程進行施工設計時，應根據基坑的實際情況，對基坑的支護結構類型進行合理的選擇[5]。

逆作拱墻、地下連續(xù)墻、土釘墻、排樁、擋土墻等結構是基坑支護的重要組成部分。在施工建設的過程中，水泥是擋土墻的主要應用材料，在建設完擋土墻后，能夠有效地對基坑的內部起到保護作用，消除外部泥土帶來的壓力，也具有很好的防滲效果[6]。同時，擋土墻具有很好的穩(wěn)定性，不需要其他的結構進行支撐，也為基坑的機械化挖土工作提供了極大的便利，有效地提高了施工效率。但擋土墻的建設，只適用于一些較淺的基坑，并不適用于深基坑。

在基坑支護的施工中，所應用的排樁，主要分為挖孔樁和鉆孔灌注樁兩種形式。應用排樁能夠有效地提高基坑的支護強度，避免基坑坍塌、滑移等問題，在施工的過程中，要將間隔排列的樁體，按一定的原則置于基坑之中，這種排樁方式，適用于一些較淺的基坑中。深度為7～15米的深基坑中，應選擇使用鉆孔灌注樁，這種灌注樁施工形式，能夠使基坑具有很高的抗彎能力、抗變形能力和剛度。挖孔樁在施工的過程中，多個樁同時開始施工，有效提升了施工效率，但這種施工形式具有很大的危險性。

通過將型鋼鋼板、熱軋鎖扣鋼板、槽鋼作為基坑支護材料，以組合的方式形成支護體，將其置于基坑中[7]。這種支護形式具有有效的擋水、擋土的效果。支撐材料本身具有很高的支撐性能，而且材料廣泛，成本較低。

基坑平面的形狀，決定了逆作拱墻的建設形狀，在基坑支護的實際施工建設中，組織拱墻、橢圓形閉合拱墻、圓形閉合拱墻在實踐中應用較多。通常來說，淤泥質土體的基坑不應采用逆作拱墻。這種施工技術，一般適用于深度小于12米、側壁安全等級為三級的基坑，圖2為排樁基坑支護方法施工。

四、高層建筑土方工程技術研究

（一）土方工程的機械化施工

工程人員應首先將填土推平，在填土表面平面后，需要對填土進行壓實，使用碾壓機對填土進行碾壓，避免出現(xiàn)碾輪下陷的情況，有效地提升填土的密實和均勻性。在使用碾壓機進行回填土壓實的過程中，相關工作人員應保持恒定的速度進行駕駛，對基坑的回填土進行碾壓。在碾壓的過程中，通常為兩種碾壓方式，一種為平碾，一種為振動碾，壓實工作的次數，應該嚴格按照相應的壓實標準進行，保障壓實工作的質量。

在土方工程的施工過程中，應有效地控制壓實機械和基礎管道之間的距離，因為管道的承重能力有限，甚至一些管道由于使用時間過長，本身就處在臨界點，如果用壓實機械反復在管道上方進行壓實，很可能會造成地下管道損壞或移位[8]。工程人員在進行壓實操作時，應按照“多次、慢駛、薄填”的原則，利用壓實機械對基坑的填土進行壓實，將回填土的厚度始終控制在合理的范圍內，并根據實際情況進行適當的調整，切記不可以過多的進行壓實操作。同時，保證將碾輪的重疊寬度始終控制在合適的區(qū)間內，保證壓實質量。

為了能夠有效地避免溜坡倒角的情況發(fā)生，應該始終保持碾輪的邊距與回填土方的邊緣距離超過五十厘米，避免對基坑造成損傷，影響前期施工效果。工程施工可以使用小型的夯實機械或者通過人力夯實的方式，對基坑回填的一些邊角進行處理，保證基坑回填土能夠達到相應的壓實標準，不會遺留下任何的隱患，圖3為人工夯實施工。

（二）土方的填筑與壓實

土方填筑效果和回填土的壓實質量，是影響填方工程土體的穩(wěn)定性和強度主要影響因素。所以，工程施工人員應針對不同的基坑情況、支護需求、填土的土料等進行綜合分析，選擇合適的壓實方式，保障土方的填筑和壓實質量。

在實際的施工過程中，相關工作人員，應該對土方的填筑和壓實的方法，進行深入地分析，并科學地選擇相應的施工方式。在土方的填筑和壓實的過程中，相關施工人員，還要針對土質的具體情況，進行深入地思考，包括土方的含水量、壓實效果等多個方面進行分析，對填土壓實后的質量檢查方面進行嚴格地監(jiān)管[9]。

1. 碾壓法

碾壓法與另外的兩種回填土壓實方法具有很大的差異，主要依靠機械滾輪帶來的壓力，羊足碾和平碾是兩種常用的碾壓機械。從根本上來看平碾是一種結構簡單的壓路機，而羊足碾則有更大單位的面積壓力，具有很高的壓實效果。填土為黏性土一般應用羊足碾，如果應用羊足碾的方式壓實砂土，砂土的結構會由于過大的外力，而使自身的結構遭受破壞。

2. 夯實法

夯實法在針對碎石類、黃土、黏土性填土的地基情況下進行深層加固，一般都會使用夯實法進行壓實。夯實法的靈活性較強，在實際的施工過程中，能夠對一些邊角、結構容易出現(xiàn)變化的土方中產生很好的回填效果。

3. 振動壓實法

振動壓實法在實際的使用過程中，所使用的機械，被稱為振動壓實機，這種壓實方法，通常都會應用于砂土的壓實工作中，具有很好的壓實效果[10]。

（三）土方專項施工方案的編制

在土方工程施工之前，必須做好相應的準備工作，避免對土方工程的推進造成制約。相關管理人員，在進行施工前，一定要對工程施工的相關材料、圖紙、機械、人員，以及施工期間的天氣情況進行充分地考慮和分析，保障土方工程施工的順利和穩(wěn)定。同時，對相關的施工文件資料，以及各項圖紙的相關資料進行詳細地整理，并對施工組織設計進行編制。

五、結語

綜上所述，隨著我國整體建設的不斷發(fā)展，對高層建筑基坑支護的需求也在不斷增多。在高層建筑數量不斷增多的同時，對基坑支護和土方工程技術的應用也在不斷地增多。為了保障高層建筑的穩(wěn)定性和質量，施工單位應提高對施工技術的關注，更好的分析基坑支護和土方工程技術在應用中的影響因素，并采取相應的優(yōu)化和管理措施，為高層建筑的奠定堅實的基礎。

參考文獻：

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[9]劉鵬.大型建筑深基坑支護及土方開挖施工[J].建材發(fā)展導向， 2017（15）：55.

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通訊作者：程米春，1980年8月，男，漢族，河南駐馬店人，就職于黃淮學院，工程師，研究生，研究方向：建筑與土木工程。