高层建筑深基坑支护施工技术控制分析

陈云英

(四川省第三建筑工程公司, 四川成都 610000)



高层建筑深基坑支护施工技术控制分析

陈云英

(四川省第三建筑工程公司, 四川成都 610000)

随着我国高层建筑不断增多，基坑工程正向大深度、大面积、技术含量高、施工难度大的方向发展。在密集的建筑群中施工，常受到场地、邻近建筑物、地下管线的影响。基坑的开挖则会对地下结构的稳定性及周围构筑物造成不利影响。科学合理地制定和选择适合的支护方案对保证施工安全具有非常重要的意义。文章以枫丹中心工程项目为例，提出了桩锚支护的解决方案，对锚杆支护在基坑开挖中的应用进行分析，对类似高层建筑工程的施工具有一定的借鉴意义。

高层建筑；基坑支护；技术控制；要点分析

1　工程概况

枫丹中心工程，位于成都市天府大道旁成都市南部副中心科技创业中心3号楼西侧约40 m，建筑面积133 574 m2，基底面积9 046 m2，建筑总高度108 m。B座酒店式办公、住宅地上31层，A座办公楼地上23层、裙房部分地上3层，高18.20 m，地下3层地下室，基坑开挖深度14.30 m和15.70 m(塔楼)。工程等级为一级的综合楼。

2　基坑的基本地质条件分析

根据地勘报告，场地上覆第四系人工填土(Q4ml)，其下由第四系上更新统冲洪积(Q3al+pl)成因的黏土、粉质黏土、粉土、细砂及卵石组成,下伏白垩系上统灌口组泥岩(K2g)。场地地下水类型为填土中的上层滞水、砂卵石层中的孔隙潜水和赋存于基岩中的裂隙水。其中孔隙潜水是本场地主要的地下水类型，其水位埋藏较浅，水量丰富，对本工程基础设计和施工影响较大。

2.1深基坑支护施工重点及难点

2.1.1四周环境复杂

该项目位于成都市高新区，紧邻市政府办公楼。另外，东侧地铁及北侧地下高压电力隧道对本基坑支护工程的实施形成较大制约。

2.1.2地层分布复杂

场地地基土中黏土层、含卵石黏土层及全风化泥岩层的工程地质特性比较复杂，具有弱膨胀性和收缩性，受环境影响较大，受水的影响也较为显著。另外，泥夹卵石层因卵石未形成骨架，其力学性质取决于黏土的性质，甚至在水理性质渗透性上比成都黏土更差，对支护设计安全性要求很高。

2.1.3工期紧、工程量大

基坑工程涉及大面积的开挖，通常会增加基坑支护的工程量。如果工期拖延，极可能出现预判以外的不良影响，也不利于保护周围环境，因此在施工过程中应严格控制工期，力争质量与工期齐头并进。

3　深基坑支护方案

该工程采用桩锚支护。支护桩为旋挖桩，锚索为预应力锚索，桩顶设置冠梁，桩间采用挂钢筋网片喷射混凝土护壁。场地东侧支护桩桩径D1 200 mm，桩芯距2 050 mm；其余区域支护桩直径D1 000 mm，桩芯距3 000 mm。场地东侧采用可回收式锚索(图1)。

图1　桩锚支护结构剖面

4　深基坑支护施工技术控制要点

4.1基坑支护材料控制要点

(1)桩身及冠梁混凝土材料：C25混凝土；钢筋：A8、A10、B14、B20、B22；

(2)钢筋加工：钢筋绑扎材料采取火烧丝，绑扎搭接长度、搭接接头面积百分率按规范执行；焊接采用手工电弧及闪光对焊，焊接接头型式、接头面积百分率、焊条类型等按规范执行；

(3)锚杆杆体材料：单根7×A5直径为15.2 mm(东侧回收锚杆采用7×A5直径为12.7 mm)单根的低松弛钢绞线(fptk=1 860 MPa);

(4)锚杆注浆：水灰比W∶C=0.50(重量比)素水泥浆；水泥使用普通硅酸盐水泥，强度不宜低于M25；浆体材料28 d的无侧限抗压强度不低于25 MPa。

4.2护坡桩施工控制要点

(1)作业条件。清理场地周围环境，了解场地附近地下管线的情况；熟悉施工设计图纸；设置定位点及高程水准点等。

(2)制备泥浆。泥浆系统需在施工进行前布置完善，配备排水清渣设施；泥浆的质量是影响钻孔质量的关键因素，必须由专门的技术人员按照设计要求来配制，保证其性能满足：黏度不能超过16～22 s且含砂量控制在4 %以内。

(3)成孔施工。严格控制钻头的直径；每次进钻深度不能超过50 cm，缓慢提钻，同时向孔内补充护壁泥浆；针对不同土层结构及时更换钻头，例如土层选用挖泥钻头，砂层使用捞砂钻头；钻孔完成经验收合格后方可进行后续工序。

(4)钢筋笼制作与安装。材料经过检验合格后方可进入现场，加劲箍后的搭接双面焊操作应满足焊接工艺及精度要求；其次应该保证钢筋笼的几何尺寸符合要求，铅垂指标好，不会发生扭转与弯曲的情形。钢筋的周围应该留有保护层厚度，四周保护层厚度应保持一致，以保证钢筋笼的垂直度。

钢筋笼运至钻孔后，使用垂直吊装。为了防止其出现变形，设置2个吊点进行吊装，吊装下放速度必须匀速且保证垂直；钢筋笼尖锥钻进混凝土之后，要保证缓慢进行，当无法自主向下运行时，在振动锤的作用下，根据实际的下放情况，调整好钢筋笼体的下放节奏。

(5)混凝土灌注。作为混凝土灌注的重要指标，严格控制初灌量，保证在初灌后导管的埋深不得低于1 m；每次灌注后及时计算导管的埋置深度，并进行拆卸，保证导管的埋设深度在2 m以上；为保证质量，灌注操作应一次性连续完成，中间不可停顿。

灌注快到顶部时，以最顶部的混凝土的效果为前提，要把实际的灌注厚度高过桩顶 0.5 m 以确保安全性。

4.3锚索施工控制要点

根据场地环境、钻孔深度、钻孔地点和经济性等因素对钻孔机械和工艺进行适当选取。对含水量接近或大于塑限的土层打设短锚索，尽可能选取人工洛阳铲；而对于含水量较小的土层中的锚索，从成本角度考虑，则尽量考虑普通螺旋钻进；针对松软地层和硬度系数高的砂卵石层等，为保证施工质量、加快作业进程的情况下应选取套管钻进工艺。

(1)孔底保留一段合理距离。在完成锚索钻孔后，在孔内放入注浆管和锚索，注浆管最里端应与孔底留有一段距离，如 50～100 mm，以确保孔底返浆的良好效果。

(2)一次注浆：注浆工作应在杆体位置调整好时通过之前放置好的注浆管开始返浆操作，一次注浆可以停止的标志是，当注浆管的外露端有浆体流出。

(3)补浆：进行一次注浆之后，因为孔内土层渗透系数大，使孔内水泥浆充盈度不足，这个时候应该在第一次注浆发生初凝之前操作此步骤。

(4)二次压浆：为进一步提高锚索与周围水泥浆及土体的锚固强度，实现锚固段受力状态的连续、均匀，通常选择在进行补浆操作后的三至四个小时内，利用高压再次将水泥浆推送到孔内，本次操作要持续到有流动的浆液从已经完成凝结的孔口外流。

(5)张拉：注浆后，在水泥(砂)浆强度达到设计强度时，方可进行锚索张拉，锚索张拉工作沿支护桩逐段进行，以保证支护桩受力均匀，锚索张拉按相关规范执行。注意预应力筋张拉时，必须有安全措施，预应力筋的正面严禁站人。

4.4冠梁施工控制要点

(1)施工缝的设置。考虑到转角的特殊性，在该位置及其周围15 m的地方均不得留有施工缝，特殊情况下，严格按照规范处理。

(2)放线。放线应该按照图纸，准确操作；开挖后还应进行定位监测。

(3)基槽土质检查。基槽开挖完成后，槽周围土质进行检查，土质较弱时，应进行垫层加固，必要时可使用早强剂。

(4)钢筋施工。安装前，确保钢筋尺寸达到设计要求且外表没有损伤；钢筋的焊接应的质量应满足国家相关规范；雨天焊接时，应采取相关保护措施，以保证焊接质量。

(5)模板。该工序也是保证支护体系稳定性的关键因素。所有模板均应涂刷脱膜剂；模板的连接处尽量保持紧密，缝隙较大位置，可采用密封胶条进行处理；混凝土浇筑前，在模板上喷洒少许水分，避免浇筑过程中出现表面缺陷。

(6)混凝土浇筑。振捣时，按照“快插慢拔”的原则，采用斜向方式进行；浇筑过程不能间断，一次性完成，并应做好相应的养护工作，并使用激光水平仪检查其水平程度，控制其高低差值不超过10 mm，超出部分做磨平处理。

4.5土方开挖施工要点

(1)土方开挖分区分层进行见图2。该工程由于施工工期较紧、土方量较大且全部土方需运出场外，从总体施工进度安排来看，需要土石方开挖、护壁桩施工、桩间护壁和桩锚索施工同步交叉进行，要求土方开挖至基底后分区移交场地给后续工作。开挖中穿插基坑支护。在基坑土方开挖过程中，相邻土方高差不大于3 m。

图2　土方分层开挖示意

(2)土方开挖应充分了解周边各有关道路、管线等设施的保护要求，实际开挖过程中，应充分重视基坑监测数据，并及时根据监测数据调整施工流程或方案。在正式施工前，应由施工方会同业主、设计、监测、监理及各有关分包单位对各种可能发生的情况进行预估和对策分析，制订详细、可行的施工应急措施和方案。

(3)设置临时汽车行走道路。由于工程所在场地表层杂填土层中含有一定的水，挖开之后自卸翻斗车的行走将会受到影响(特别是坡道)，因此在上下基坑的坡道上设置临时汽车行走道路。道路做法为(由下到上)：石屑加干性土400 mm厚；卵石100 mm厚；局部采用钢板铺垫，剩余土体待深基础施工完后挖除。

(4)设置临时排水沟。在土石方开挖过程中，基坑内会汇集地下水和地表水，需设置临时排水沟明沟(300 mm×250 mm)临时排水和集水坑，采用潜水泵抽到雨水井。

(5)跟踪测量控制标高和边界。为保证土石方不超挖和欠挖，在接近基坑设计底标高时需跟踪测量控制标高和边界。保证土石方开挖的准确。

(6)根据设计标高作好清土工作。为保护支护桩体，坑底边支护桩处余土必须采用人工开挖。旋挖桩需养护28 d龄期，并待混凝土达设计强度后方可进行开挖。机械开挖过程中要随时注意挖机不要过度碰触支护桩桩体。

(7)挖土方案。具体的挖土方案需经基坑设计人员认可。开挖时，要预防土体应力释放过快导致支护桩位移破坏，现场人员损伤和机械损坏等工程事故。

(8)环保要求。该工程除在现场出入口设置洗车槽外，还配备一台洒水车，离开现场的车辆要冲洗干净后才能出施工现场，在自卸车行走的范围内，安排人员清扫落地泥土，并用洒水车早晚各洒水一次，出口设置洗车槽。

4.6其他要点

4.6.1人员培训

首先，施工人员在进行操作施工以前应仔细核对施工设计图纸；其次，技术人员应熟练掌握本专业的知识和熟练的技能，能应对施工过程中出现的问题，并能迅速及时提出解决方案；最后是定期组织考核，对于考核合格者颁发证书，持证上岗，另外施工人员应熟悉安全施工章程，掌握突发事件的应急方案等。

4.6.2设监测点

严格按照设计方案布设监测点。全过程进行监控，达到报警值时，应及时通知设计人员进行分析，采用措施处理。

4.6.3水位监测

采用坑外回灌井进行补水，保证坑外水位平衡，防止坑内大量降水造成周边变形。

4.6.4证据保全。

建设单位应委托具有相应资质的第三方单位进行基坑监测和周边道路，建筑物变形初始数据及相应影像资料收集，做好证据保全，变形控制标准如表1所示。

4.6.5动态监控。

考虑到设计采用的理论与实际现场施工有所差异，因此应根据量测数据及时进行修正，进行动态设计，实现信息化施工。通过分析现场量测数据，获取围岩以及支护结构的稳定性情况，并分析施工过程对周围环境造成的影响，从而更加准确地对支护结构的变形情况进行监测，为施工提供有效数据，对于指导施工、提高施工效率有着重要作用。

表1　监测项目变形控制标准　mm

5　结束语

高层建筑深基坑支护工程作为一项系统性的工程，是建筑工程施工中不可缺少的重要组成部分，其临时性的特点使得荷载、强度、变形、防渗、耐久性等方面的安全储备相对较小。基坑施工质量直接影响建筑工程整体质量及使用寿命，也直接关系着建筑物和施工安全。举例工程基坑工程面积较大、地层离散性大、施工周期长以及地下水丰富等特点，对土方开挖、护桩施工、锚索施工、冠梁施工等施工过程的重点、难点采取技术控制措施，并严格按照施工方案和程序进行施工，注重加强施工与监测同步推进的有效措施，确保了基坑支护工程的质量、安全和工期。该工程荣获省、市结构优质工程奖和省标准化文明工地，并取得了较好的经济效益。

[1]汪福元. 高层建筑深基坑支护施工技术探讨[J]. 科技创新与应用,2013(21):62-63.

[2]雷钢. 高层建筑深基坑支护施工技术研究[J]. 中华民居:下旬刊,2014(1):316-318.

[3]吴野. 基坑工程支护设计、施工与监测技术的研究[D].内蒙古科技大学,2007.

[4]汤连生,宋明健,廖化荣,等. 预应力锚索复合土钉支护内力及变形分析[J]. 岩石力学与工程学报,2008(2):410-417.

TU94+2

B

[定稿日期]2016-06-28