高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)探討

摘 要：支護(hù)是深基坑施工的關(guān)鍵，能提高基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，為開挖等創(chuàng)造良好條件。高層建筑施工中深基坑支護(hù)尤為重要，施工人員需結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，科學(xué)選擇深基坑支護(hù)工藝，構(gòu)建良好的支護(hù)體系。目前深基坑支護(hù)技術(shù)很多，每種技術(shù)都有各自的適用條件，施工人員需參考高層建筑基坑深度、土層特征，合理選擇支護(hù)技術(shù)及參數(shù)。基于此，著重分析了常見的深基坑支護(hù)技術(shù)，引入工程案例，探究了深基坑支護(hù)施工的技術(shù)要點(diǎn)，以期為同類型項(xiàng)目提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：高層建筑；深基坑支護(hù)；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TV554 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903（2024）09-0015-03

收稿日期：2024-03-28

作者簡(jiǎn)介：王超（1986—），男，陜西咸陽(yáng)人，本科，工程師，研究方向：工業(yè)與民用建筑。

0 引言

深基坑支護(hù)與高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全存在緊密聯(lián)系。各建筑工程中需結(jié)合基坑特征，優(yōu)化深基坑開挖與支護(hù)方案，以提高基坑結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性。一些高層建筑的深基坑支護(hù)施工不佳，存在支護(hù)結(jié)構(gòu)不合理、作業(yè)不規(guī)范等問(wèn)題，增大了基坑失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，不利于提高工程的質(zhì)量及安全。為提高高層建筑的建設(shè)水平，施工人員需將深基坑支護(hù)放在關(guān)鍵位置，注重前期的地質(zhì)勘察，對(duì)比多種支護(hù)技術(shù)，尋找更為適用的支護(hù)工藝。工程企業(yè)也需嘗試建立多樣且先進(jìn)的深基坑支護(hù)技術(shù)體系、管理機(jī)制。

1 高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 系統(tǒng)性

高層建筑涉及諸多建設(shè)施工內(nèi)容，深基坑支護(hù)僅為其中的一個(gè)部分，其施工作業(yè)具有高度的系統(tǒng)性特征，有關(guān)人員需理清各作業(yè)流程的關(guān)系，協(xié)調(diào)工序，調(diào)配資源。一旦某一環(huán)節(jié)的施工作業(yè)未達(dá)標(biāo)，后續(xù)施工無(wú)法正常開展，不僅會(huì)影響施工進(jìn)度，還無(wú)法達(dá)到深基坑支護(hù)目的。為此，高層建筑深基坑施工時(shí)有關(guān)人員需考慮系統(tǒng)性特點(diǎn)，合理規(guī)劃工序，調(diào)配資源。

1.2 區(qū)域性

深基坑支護(hù)施工還具有區(qū)域性特點(diǎn)，這一特點(diǎn)由現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境所決定。各高層建筑深基坑支護(hù)時(shí)，需要了解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，掌握土壤、水文等因素m5X5nL2SHKPZnZ6ze+RSMg==，據(jù)此制定技術(shù)方案、管理措施。由于每一高層建筑都有各自的建設(shè)地點(diǎn)，其項(xiàng)目所在地的地質(zhì)地形條件有所不同，施工人員需遵循因地制宜原則及要求，選擇與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相符合的支護(hù)體系。

2 高層建筑中常見的深基坑支護(hù)技術(shù)

2.1 水泥土墻支護(hù)

隨著基坑開挖、降水等工作的實(shí)施，如果深基坑支護(hù)施工不到位，基坑易坍塌，從而引發(fā)重大事故。水泥土墻支護(hù)為深基坑支護(hù)的一種，其應(yīng)用范圍廣、效果佳。利用水泥土墻結(jié)構(gòu)支撐深基坑時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)需選擇多種切割搭接工藝，以增強(qiáng)支護(hù)效果。水泥漿材料尤為重要，施工時(shí)有關(guān)人員需提前了解支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)漿液的需求，科學(xué)確定配合比，控制水灰比，以保障水泥漿材料的流動(dòng)性、強(qiáng)度等與施工要求一致。

為構(gòu)建性能優(yōu)越的水泥土墻，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)利用深層攪拌工藝，正式施工前由專人負(fù)責(zé)試噴試驗(yàn)，從試驗(yàn)中獲取最佳參數(shù)，在此條件下優(yōu)化水泥土墻支護(hù)方案。各高層建筑中利用水泥土墻支護(hù)方式時(shí)，需關(guān)注地質(zhì)環(huán)境的特殊性，選擇較為適宜的方法，如淤泥質(zhì)土條件下，應(yīng)預(yù)防水泥漿凝固，以達(dá)到良好的置換效果。

2.2 土釘墻支護(hù)

在規(guī)范的土釘墻支護(hù)作業(yè)下，土釘墻支護(hù)體系的性能優(yōu)越，能抵御基坑變形、坍塌。為提高土釘墻支護(hù)施工效果，相關(guān)人員需了解基坑土體特性、變形風(fēng)險(xiǎn)，在原位土中合理布設(shè)土釘，保障土釘布設(shè)總數(shù)，精準(zhǔn)控制每一土釘?shù)木唧w位置、相鄰?fù)玲數(shù)拈g距。在利用土釘墻加固基坑結(jié)構(gòu)時(shí)，施工人員需在土體中插入拉筋，將這些拉筋與土體粘結(jié)，在此一體化結(jié)構(gòu)上掛鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土，以形成支護(hù)墻體，提升原位土體強(qiáng)度，抑制其位移。

結(jié)合土釘墻支護(hù)的原理及施工過(guò)程，其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下方面：①利用土體的承受力，使土體與土釘共同受力，提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性能。②土釘墻支護(hù)體系抗震性理想，地震對(duì)結(jié)構(gòu)的危害較小。③作業(yè)流程簡(jiǎn)單，幾乎無(wú)安全風(fēng)險(xiǎn)，特別是土釘制作及成孔方面，施工便捷性高。④無(wú)嚴(yán)格的場(chǎng)地要求，即使現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)狹小，也能利用土釘墻支護(hù)技術(shù)[1]。

2.3 排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)

高層建筑的高度較大，基礎(chǔ)承受較大的荷載，利用排樁圍護(hù)方式，可提高基礎(chǔ)支承力、穩(wěn)定性。高層建筑中廣泛應(yīng)用了排樁圍護(hù)技術(shù)，此技術(shù)的本質(zhì)為采用排樁+錨桿、排樁+內(nèi)支撐構(gòu)造，以改善深基坑結(jié)構(gòu)性能。為提高排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工效果，有關(guān)人員需依據(jù)高層建筑對(duì)深基坑支護(hù)的要求，科學(xué)排布鉆孔灌注樁或預(yù)制樁，使樁體以一定形式、間距排布于現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)擋土。現(xiàn)階段的技術(shù)條件下排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)包含雙排樁或分離式兩種排列方式，施工期間相關(guān)人員需綜合現(xiàn)場(chǎng)情況選擇樁體排布方式。與其他的深基坑支護(hù)技術(shù)相比，排樁圍護(hù)的靈活性好，但對(duì)于有較高防滲要求的深基坑項(xiàng)目并不適用。

2.4 地下連續(xù)墻支護(hù)

高層建筑中采用地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)，并規(guī)范施工作業(yè)后，能有效應(yīng)對(duì)基坑塌陷及變形等問(wèn)題。為構(gòu)成連續(xù)且穩(wěn)定的地下防護(hù)墻體，有關(guān)人員需提前了解基坑深度等，分段開挖溝槽，控制分段長(zhǎng)度、保障開挖深度。當(dāng)開挖結(jié)束并通過(guò)驗(yàn)收后，需緩慢放入鋼筋籠，使鋼筋籠順利就位，然后澆筑混凝土。

不同于其他支護(hù)結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻兼具擋土及防水功能。一些高層建筑利用地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)時(shí)，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)性能有嚴(yán)格規(guī)定，相關(guān)人員需在原有連續(xù)墻前提下適當(dāng)使用受力筋。地下連續(xù)墻支護(hù)施工的特點(diǎn)為：墻體剛度大，結(jié)構(gòu)整體性好；能被應(yīng)用在各種地質(zhì)環(huán)境中；施工建設(shè)期間幾乎不破壞周邊環(huán)境；適合采用逆筑工藝，以提高施工效率，降低造價(jià)。

3 案例分析

3.1 工程概況

某高層建筑建筑總面積30.5萬(wàn)m2，地上部分為2棟46層建筑，兩棟樓相互獨(dú)立，建筑總高241 m。地下部分為6層整體地下室，局部地下室為7層結(jié)構(gòu)，地下建筑總面積為9.59萬(wàn)m2，基坑深度較大，基本在32～45 m，塔內(nèi)建筑核心筒基坑深度需達(dá)42 m。

本項(xiàng)目位于城市中心，周邊交通線路、建筑物密集，施工建設(shè)期間無(wú)論地上還是地下，都存在較多的干擾因素，無(wú)法保障施工作業(yè)的高效性、安全性?；陧?xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境特點(diǎn)，樁基與基坑支護(hù)應(yīng)保持同步性，有關(guān)人員需協(xié)調(diào)作業(yè)流程。

鉆孔時(shí)利用GDF-20型樁機(jī)設(shè)立工程樁或支護(hù)樁；采用SPJ-300工程鉆機(jī)施工支護(hù)樁，利用DZK-850深攪樁機(jī)形成三軸深攪樁。因?yàn)楸卷?xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境特點(diǎn)，開挖基坑時(shí)可能發(fā)生局部坍塌問(wèn)題。為避免基坑失穩(wěn)，有關(guān)人員需采取恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施。

3.2 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)

3.2.1 鉆孔灌注樁施工

綜合技術(shù)可行性、施工便捷性等因素，本項(xiàng)目最終選擇鉆孔灌注樁。為達(dá)到預(yù)期的加固目標(biāo)，有關(guān)人員需結(jié)合基坑現(xiàn)場(chǎng)條件，確定鉆孔灌注樁數(shù)量、樁位、樁徑[2]。在設(shè)置鋼筋保護(hù)層時(shí)需控制其厚度，確保保護(hù)層起到保護(hù)與隔離作用。隔樁施工有時(shí)間間隔規(guī)定，有關(guān)人員在現(xiàn)場(chǎng)需合理把控作業(yè)時(shí)機(jī)，一般當(dāng)前一樁體混凝土澆筑結(jié)束，初凝后1 d方可進(jìn)入下一樁體的施工作業(yè)，依次循環(huán)，逐步完成全部樁體的施工作業(yè)。

3.2.2 三軸深攪施工

深攪樁施工期間需配備三軸深攪機(jī)，由專人科學(xué)操作設(shè)備。如存在不規(guī)范施工作業(yè)，易出現(xiàn)閉合或者冷縫問(wèn)題?？紤]到這些問(wèn)題，冷縫圍護(hù)樁外側(cè)應(yīng)開展專門化處理，設(shè)置一定數(shù)量的水泥攪拌樁，以最大程度上保障圍護(hù)樁的性能，減少外部因素的干擾。相鄰樁施工期間應(yīng)科學(xué)規(guī)劃作業(yè)時(shí)間，主要應(yīng)關(guān)注上一樁體的成型情況。綜合本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的諸多情況，確定樁體直徑為0.5 m，樁徑、垂直度偏差上限分別為5 cm、0.5%。

二重管高壓旋噴樁施工作業(yè)中，有關(guān)人員需嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范。噴射注漿堅(jiān)持先下部后上部，如局部位置有分段現(xiàn)象，應(yīng)精準(zhǔn)控制分段長(zhǎng)度，避免分段過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短；水泥漿液的水灰比比重盡可能保持在1～1.5[3]。

3.2.3 鋼筋混凝土施工

對(duì)于本高層建筑的深基坑支護(hù)作業(yè)來(lái)講，鋼筋混凝土施工尤為關(guān)鍵，主要需關(guān)注以下方面：①鋼筋型號(hào)、尺寸均應(yīng)與設(shè)計(jì)圖紙相符合，保障各結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的鋼筋質(zhì)量達(dá)標(biāo)，如主筋間距不超1 cm，箍筋間距2 cm以內(nèi)，鋼筋籠直徑不超1 cm，各種型號(hào)的鋼筋表面嚴(yán)禁有任何雜物，以免影響鋼筋性能。②鋼筋被運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，有關(guān)人員需結(jié)合鋼筋質(zhì)量、長(zhǎng)度等設(shè)置吊裝點(diǎn)，以應(yīng)對(duì)變形等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、精準(zhǔn)就位。③混凝土澆筑后需及時(shí)養(yǎng)護(hù)，一般在澆筑后12 h內(nèi)開始灑水與保溫養(yǎng)護(hù)，以提高混凝土成型效果。④混凝土支護(hù)樁施工應(yīng)執(zhí)行混凝土攪拌樁、灌注樁作業(yè)流程，選用C25等級(jí)混凝土，并同步配備HRB400、HRB335級(jí)鋼筋，按照結(jié)構(gòu)施工要求，確定每一鋼筋的使用方法。

3.2.4 基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)備

本高層建筑的深基坑施工中，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性，易出現(xiàn)基坑變形等問(wèn)題。為預(yù)防這些情況，有關(guān)人員需進(jìn)行支護(hù)監(jiān)測(cè)，以隨時(shí)掌握支護(hù)施工期間基坑的狀態(tài)，分析基坑是否有變形或者沉降現(xiàn)象?；又ёo(hù)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)備階段，需率先確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊建筑物及構(gòu)筑物等監(jiān)測(cè)對(duì)象。

根據(jù)基坑施工作業(yè)的影響范圍，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。考慮到監(jiān)測(cè)便捷性與可靠性要求，不僅需確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)總數(shù)，還需控制每一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置、相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離[4]。一般在基坑邊坡每間隔20～25 m布設(shè)一個(gè)沉降點(diǎn)、位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。正式施工之前，相關(guān)人員需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，掌握周邊路況、建筑物分布等，及時(shí)將這些問(wèn)題上報(bào)施工部門，由技術(shù)、施工和管理人員等協(xié)商基坑支護(hù)施工風(fēng)險(xiǎn)，制定應(yīng)急預(yù)案。

3.3 深基坑支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 工程樁與支護(hù)樁技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特殊，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置鉆孔灌注樁，相鄰樁體之間相距1.2 m，樁徑為1 m。為符合深基坑支護(hù)要求，鉆孔灌注樁施工時(shí)有關(guān)人員需密切關(guān)注基坑狀態(tài)，沿基坑周圍設(shè)置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以起到良好的支撐作用。為提高工程樁、支護(hù)樁的施工水平，施工人員在前期應(yīng)進(jìn)行測(cè)量工作，并分析基坑作業(yè)范圍，明確各控制點(diǎn)及導(dǎo)線偏差，為后續(xù)的施工作業(yè)創(chuàng)造良好條件。為提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可用性，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)緯儀、全站儀作為測(cè)量?jī)x器，測(cè)量各控制點(diǎn)，記錄測(cè)量結(jié)果。嚴(yán)格控制導(dǎo)線偏差，平面邊長(zhǎng)為0.25 km，導(dǎo)線全長(zhǎng)2.4 km。

鉆孔灌注樁的施工步驟繁多，成孔處于相對(duì)核心的部位，一旦孔徑、孔深或者孔底沉渣厚度等不符合施工要求，后續(xù)施工作業(yè)無(wú)法正常開展，難以體現(xiàn)樁體的作用。為此鉆孔作業(yè)中，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)監(jiān)督，嚴(yán)控鉆進(jìn)速率，當(dāng)鉆孔穿透地基層時(shí)應(yīng)預(yù)防跑位現(xiàn)象，關(guān)注樁基垂直度是否有變化，對(duì)比監(jiān)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)數(shù)值，有異常時(shí)盡早控制。在灌入一定的粉砂、回填土壤或其他地層時(shí)，出現(xiàn)收縮的可能性較大，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保障泥漿比重在1.25左右。

加工鋼筋籠之前有關(guān)人員需了解加工規(guī)范，優(yōu)化操作步驟。各類鋼筋應(yīng)通過(guò)冷拉調(diào)直，但需要注意不同型號(hào)鋼筋的冷拉率有所不同，如1級(jí)鋼筋和2級(jí)鋼筋的冷拉率分別應(yīng)在2%、1%以內(nèi)。鋼筋籠骨架應(yīng)采取整體制作工藝，嚴(yán)格控制每一截面的接頭數(shù)量。主筋內(nèi)側(cè)需布設(shè)加強(qiáng)筋，每2 m布設(shè)一道。加工場(chǎng)地應(yīng)分節(jié)制作鋼筋籠，每一分節(jié)的長(zhǎng)度需超4 m?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)有關(guān)人員需采取機(jī)械連接或者單面幫條焊接工藝。鋼筋籠保護(hù)層厚度應(yīng)與設(shè)計(jì)要求相一致。施工人員在吊裝鋼筋籠時(shí)，考慮到鋼筋籠體積、形狀、尺寸及質(zhì)量等，應(yīng)采用雙點(diǎn)吊放工藝。鋼筋籠的焊接作業(yè)中，普遍采用單面焊，有特殊的連接需求時(shí)可依據(jù)實(shí)際情況選擇其他工藝。當(dāng)按照要求制作鋼筋籠，且焊接驗(yàn)收結(jié)束后，主管人員應(yīng)按照規(guī)定填寫隱蔽驗(yàn)收，并完成自檢，將其上交甲方驗(yàn)收通過(guò)后方可驗(yàn)收。

導(dǎo)管就位后需二次清孔，當(dāng)水壓達(dá)到0.7 MPa后灌注混凝土。灌注混凝土之前相關(guān)人員也需檢查孔中的沉積物厚度，工程樁與圍護(hù)樁的孔底沉渣厚度要求相同，均低于5 cm。灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管埋深在2～6 m，且混凝土坍落度為18～22 cm。

3.3.2 三軸深攪樁技術(shù)

針對(duì)本項(xiàng)目的三軸深攪樁工藝，主要流程為定位放線、開挖導(dǎo)向、鉆機(jī)定位、樁體作業(yè)、成樁保護(hù)。開溝導(dǎo)向應(yīng)由挖掘機(jī)沿圍護(hù)內(nèi)邊控制線開挖導(dǎo)溝溝槽，開挖深度、寬度分別為1～1.5 m、1.2 m。

注漿之前有關(guān)人員需按照要求準(zhǔn)備漿料，不僅需保障漿料配合比，還需PySA8NjNwGhGg2GX/Irhaw==嚴(yán)格控制漿料的各項(xiàng)性能指標(biāo)。啟動(dòng)鉆機(jī)后，有關(guān)人員需規(guī)范操作鉆機(jī)，使鉆機(jī)螺桿均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，充分、均勻拌合漿料。深層攪拌樁施工作業(yè)中，樁底標(biāo)高、鉆桿長(zhǎng)度、樁頂標(biāo)高、樁徑、樁位等都是需控制的關(guān)鍵參數(shù)。

預(yù)攪拌下沉達(dá)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高的情況下，緩慢上提0.2 m，啟動(dòng)壓漿泵進(jìn)行送漿，此過(guò)程中攪拌20～30 s，提升速率為0.5 m/min，直到與設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高相一致，不再繼續(xù)攪拌和提升。送漿期間保持壓力在0.4～0.6 MPa。第二次攪拌應(yīng)下沉動(dòng)作，攪拌的漿液被提升到樁頂標(biāo)高后，不再繼續(xù)送漿，保持0.8 m/min左右的下沉速率，此后提升攪拌，以0.5 m/min的提升速度攪拌20～30 s，達(dá)到樁頂標(biāo)高后結(jié)束此操作。第三次攪拌下沉，與第二次的下沉速率、提升速率完全相同。

4 結(jié)束語(yǔ)

深基坑支護(hù)是高層建筑施工的重難點(diǎn)，雖然深基坑支護(hù)技術(shù)越發(fā)成熟，但每一高層建筑都有其特殊性，施工人員需合理選擇支護(hù)工藝，構(gòu)成穩(wěn)定、安全的深基坑支護(hù)體系。未來(lái)的工程項(xiàng)目中相關(guān)人員需立足深基坑支護(hù)現(xiàn)狀，優(yōu)化技術(shù)形式。

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