探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术

郑永华（福州闽龙铁路工程有限公司）

探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术

郑永华
（福州闽龙铁路工程有限公司）

随着我国经济的快速发展，建筑的数量与日俱增，随之而来的土地资源的缺乏。所以，建筑结构的主体越来越高，在这种情况下，对建筑基坑的要求也越来越高。建筑工程中对深根基的要求，对施工的管理带来了极大的困难。如何做好对基坑施工的管理，确保建筑工程结构的施工能够顺利地进行，是当前建筑工程中面临的一个难题。

高层建筑；深基坑；支护施工技术

1　深基坑支护结构设计以及施工过程中存在的问题

1.1深基坑存在的问题综述

随着国土面积的规划和城市用地越来越紧张，如今的建筑行业都在朝着高层建筑的方向发展。经过大量的建筑实践表明，高层建筑能够有效缩小占地面积，并能极大地减少开发商的投资。提到高层建筑不得不说深基坑支护技术，深基坑支护工程是临时性工程，它主要的作用就是保障建筑物安全、稳定。通常情况下，建筑物越高，需要开挖的基坑的深度就越深、深基坑的支护要求等级越高，只有根基稳固才能够确保建筑物的质量安全，由此可见，深基坑支护的重要性不可忽视。现阶段，深基坑开挖的深度特别深，有的深达20m，支护技术是深基坑工程最重要的技术，它是高层建设工程施工至关重要的步骤。但是，目前有些建筑单位为了减少施工投资、缩短施工天数，对支护工程缺乏应有的重视，有的只是进行简单的防护，这就导致房屋还没有建设完成就出现坍塌的事故，一味的求快到最后反而造成了巨大的经济损失，高层建筑的深基坑工程直接关系到人民的生命和财产安全，因此必须给予高度重视。深基坑问题主要分为两种问题：①施工中存在的问题；②深基坑支护结构设计存在问题。表1为某工程的基坑详细情况介绍。

表1　

1.2施工中存在的问题

高层建筑的支护施工技术是一项复杂的技术。在施工过程中，基坑的支护非常繁琐，施工人员有时并没有严格的按照施工图纸进行施工，出现了很多欠挖或过量挖土的问题。另外在基坑开挖时，支护结构上的土压力与经典理论测出的压力并不完全一直，造成实际结构内力与理论内力不同的有以下几点原因：①土体的应力状态及应力路径的影响。这个问题可分为土发生固结和基坑内存在少量残余应力，前者是指当地基土是正常的土层，其周围经过开挖后，平均主应力与周围压力减少便导致其出现超固结状态。后者的影响是一般在计算土方压力时，基坑中的垂直力是从坑底自重应力计算的，但是当基坑开挖的面积受限时，在在周围土方上常常会出现额外附加的应力。②孔隙水压力的影响。在逐层开挖基坑时，由于土体周围压力下降，相关的支护结构就会向前移动、土体会发生侧向膨胀、基坑土体发生回弹，这样各土体均会发生膨胀作用，导致孔隙水压力出现。当渗透系数较小时，这种负孔压会存在很长一段时间，必将改变支护结构上抗压和载荷的分布。③边界条件的影响。支护结构存在三维效应。基坑的长、宽、高之比一般不大，当坑中部的土体向外发生移动，而其两边的土保持不动，土层之间便容易产生摩擦力。表2显示的是某高层建筑物的水文地质条件。

表2　

1.3深基坑支护结构设计存在的不足

（1）设计时没有考虑地下水对基坑的影响

在进行支护结构的设计时，不管采用的是规范的水土一块计算的方法还是水土分开进行计算，因为有地下水的存在都会或多或少的影响其载荷的取值，水压力计算的不精确可能会导致支护结构发生大的移动，严重的将使整个支护结构发生失效。另外地下水极易给工程带来困难，引起锚杆或土钉周围的土体凝聚力下降，导致抗拔力下降。

（2）没有对基坑土体进行完全采样

在高层建筑的坑基支护设计之前，应该首先对其周围土体进行完全采样。这主要是因为不同区域的土层状况不同，得到的土体样本也不同，如果采样不完全那么得到的设计方案必定片面化即无法真实的反映处土层的实际情况，给支护设计带来很多问题，并使后期土层施工与工程实际相差很大。

（3）无法选择一个适宜的土体物理力参量

实际的工程中，地质的情况千差万别，而土体所能承受压力的大小严重影响着高层支护结构稳定性的好坏。因此，选择一个合适的土体物理力参量特别重要，另外也需要准确计算出高层建筑支护结构实际受力的大小。

2　深基坑支护施工的结构类别介绍

2.1钢板桩支护

钢板桩支护技术是一项相对简单的技术，它投资小、稳定性高，因此在建筑行业得到了广泛的应用。该支护技术属连续型，且使用范围是基坑深度不超过五米，其使用的材料是带锁口或者热轧型的钢板，使用时将钢板粘到一起形成桩墙，主要用途是挡土或水。钢材的长度有一定要求，一般长不超过8m、宽不超过3m、厚度不低于25mm。施工支护操作中，首先需要对支护结构进行固定操作，然后用打桩机打下第一个定位桩，其次按照一正一反的原则扣合，最后形成对基坑的完全防护。不足之处是该技术受外界环境影响较大，有些场合不宜使用该方式。

2.2深层搅拌水泥土桩支护

该支护方法是将水泥作为固化剂，应用能够深入土层的搅拌机将基土与水泥进行搅拌，使得这两种物质充分混合，进过一段时间的物理凝固达到预期的支护强度要求，这种支护结构不仅可以挡水，而且可以挡土。该技术对土质无特殊要求，无论是粘土还是淤泥土，只要挖掘的深度不是很深就可以应用。

2.3地下连续墙

地下连续墙有很多优点比如整体刚性强、挡水效果好，因此这种方式常被用在各种复杂的环境条件之下如沙土或淤泥土等，特别是需要将深层软土墙体插入很深时，这种支护防护结构最适宜。

2.4土钉墙支护

该方式是一种边开挖边进行钢筋网铺设的技术，通过喷射混凝土形成重力式挡墙结构，它可以用来挡土，但是这种技术有一定的使用范围，它不适于在地下水以下或没有经过人工降水的土层，而适应于地下水之上和人工降水后的填土、粘土。

3　高层建筑深基坑支护安全施工技术

3.1施工前要注意防水操作

施工之前需要对降水排水工程进行施工建造，并检查是否满足设计的要求，然后才可以进行深基坑的开挖。与此同时，还应该在基坑内部适当的位置加设排水沟或积水井，为防止积水对深基坑工程造成影响，应该及时清理工程中的积水。为了防止基坑周边的地表水渗入坑内，应在工程周边采用各种防水措施。基坑开挖时，需通过降水来提高土体的水平抗力，这时施工降水的速度不宜过快。同时需要做好周边地下管道等的监测，当发现监测数据超过临界警戒值时，必须采取紧急措施，对出现的问题进行详细的分析并找出合适的解决方法以确保基坑施工的顺利进行。这里以某工程采取的场地排水系统为例，根据总体施工布局在在基坑顶设置一道排水土沟和很多个集水坑，排水沟的边缘远离坡底部约0.5m左右，坑基的深度与沟底相比低了将近有0.25m，坡度大约为0.1%。另外，在现场设置了六台排水泵，预防雨水沉积。该工程自建设以来，没有出现过一次透水问题，防水效果十分明显。

3.2基坑分层开挖

基坑的开挖应该遵循逐层挖掘、杜绝进行掏挖或超挖，支架的建设应和开挖的进度一致。开挖的长度不宜过长，最好是能与基坑深度相协调。另外，当开挖的基坑超出标定的高度时，需立即进行混凝土浇筑工作，这样做能够进一步的减少坑体的形变量。值得注意的是为了防止边坡发生失衡的问题，施工之前需要对基坑周围的积土进行处理，防止其积土过厚造成基坑荷载变大而出现塌方事故。这里以某工程基坑开挖为例说明，这项工程开挖时做了以下几点安全措施：①监测基坑。监测土体水平位移，共布置测斜点22个并且坡顶埋设测点，布点间距15～20m/点。②每天派专人对支护的结构、周边环境、监测设施等，进行巡视检查，并做好记录。在开挖时，采取每1～3d测一次，防止工程事故发生。经过这些防护技术措施，使得该工程在建设阶段出现零坍塌事故和零伤亡事故。

3.3必要的后期工作

基坑支护工作完成后，现场工作人员需要对坡面、场地进行细致的修整，由于此时机器也处于工作状态，为了施工人员的安全，必须限定他们的工作范围。一般设定在机械工作范围之外，如果需要对机械工作范围内作业就要停止机器工作确保施工的安全。另外，基坑周围要加设各种防护栏措施，并设定各种警示标语，严令禁止向坑内投掷各类物品。为了能使工人能在紧急状态下逃出现场，可在坑内设置人员安全撤离通道。特殊地点应该给予特殊防护，如施工地点处有电缆线，那么在电缆位置两米处需停止机器开挖，另外机器开挖应该在机器的规定性能下作业，严禁机器开挖深度高于机械本身，机器检修时需将设备降低到最低点。

4　结束语

高层建筑工程中深基坑的支护施工过程中循序渐进的，相关施工单位必须严格按照施工规范、设计规范以及后施工的程序进行施工，并且对工程要做到边施工边监督。对深基坑的施工要坚持其“分层开挖、随挖随撑、先撑后挖、限时限量、对称均衡”的原则，坚决杜绝施工过程中的盲目以及野蛮施工的现象。整个施工过程中，要时刻严格加强对深基坑的施工控制，确保深基坑施工按照相应规范顺利进行，高质量高标准地完成施工任务。

[1]黄磊.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2014（18）.

[2]陈慧丽.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].建筑工程技术与设计，2015（12）.

[3]徐雪梅.高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].建材与装饰，2015（27）.

[4]史敏华.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2014（35）.

TU753

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1673-0038（2015）51-0009-02

2015-11-14