高层建筑深基坑工程支护施工技术

雷宇

（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070）

1 深基坑支护意义

工程建设对土地资源的需求量较大，因此，为了保证建筑企业稳定发展，工作人员必须坚持国家的可持续发展方针，提高土地资源的利用率。充分利用土地资源能够在保证建筑工程项目顺利开展的同时，为建筑企业带来良好的经济效益。因此，在建筑工程施工过程中，工作人员需要全面考察施工建设区域，包括环境、水文、地质等情况，并且根据实际建设情况来做好环境保护工作，从而减少环境污染以及对施工区域周边居民日常生活的影响。在深基坑施工中，随着基坑施工深度的不断增加，土方开挖的面积也越来越大，基坑的时空效应也越来越明显。因此，施工难度呈直线上升趋势，深基坑施工技术面临着新的挑战。如何有效落实深基坑支护施工技术已经成为建筑施工企业亟待解决的问题。

为了提升深基坑支护在建筑建设中的保护作用，减少安全问题及对周边建构筑物的影响，可加强对深基坑受到雨水腐蚀、地质条件等环境因素影响的实地探查与分析，采用与之相匹配的支护技术，达成支护目的。此外，在进行深基坑支护形式选择的过程中，施工人员需结合现场作业条件，全面针对各种情况进行勘探与分析。具体的勘探包含土质、地形及气候等方面，了解上述数据及信息之后，根据数据整理结果制订解决方案，最终，建设高质量地基，为后续建筑工程施工流程顺利推进做准备

2 深基坑支护施工技术特点

深基坑支护技术是一项能够充分保障建筑地下与基坑周围环境以及施工安全的技术，具体采用围挡、加固等措施，从而对深基坑周围以及侧壁等方面进行保护，这是保障高层建筑稳定有序施工的基本要素[1]。

从国内高层建筑深基坑支护施工技术的相关研究来看，其特点如下。

2.1 地质地形环境复杂

深基坑支护施工需要同时考虑地下和地面环境，不仅包括地质条件，还涉及原有的地下管道、地面设施和建筑物等建设情况。因为在不同的地区施工，其地质和水文环境有很大的差异性，加上地下管线错综复杂，它们都会影响支护技术的选择和实际加固效果。此外，开挖施工容易造成不均匀沉降。有些建筑工程规划在人流量较大的城区中心，施工企业需要考虑开挖施工的影响程度，应在保障地基稳固性和深基坑施工安全性的同时减少对民众生活出行和环境的影响，以体现深基坑施工的环保性。

2.2 勘测数据复杂

深基坑支护结构形式的选择和施工技术方案的选定与现场施工条件和地面环境等有着莫大的关联。因此，为了全面掌握这些信息，相关技术人员必须通过前期的地质勘察来了解当地的地质形态与基坑岩层，通过现场实地调查和与相关单位沟通等方式来获取历年的地下水位、当地气候条件、电力、给排水等市政工程建设和规划情况，从而为施工设计提供参考。但各种数据的收集比较困难，基坑深度、复杂的地形地势、广泛的测量范围、专业的测量技术和繁复的测量流程等都会影响数据的准确性，数据整理筛选工作量也较大。因此，施工企业一定要重视前期的勘察工作，做好严格细致的质量监管，并进行科学准确的整理和计算，为深基坑支护施工技术的高效应用做好准备。

2.3 易诱发安全事故

深基坑支护施工为地下施工，随着施工深度的不断增加，施工过程容易受周围环境、地质、施工行为、材料等因素的影响而出现不同程度的问题，因此施工风险较高。一旦某个施工环节出现问题，不仅会降低施工效率，而且会危及现场人员和周边建筑物等[2]。比如：施工地区地下存在较多的障碍物和复杂管线，开挖时很容易对其造成破坏，引起的不均匀沉降也会导致周边建构筑物开裂、坍塌；土方开挖不合理、没有考虑土层变化对后续施工的影响和支护结构变形量、有些施工单位对支护加固措施的关注和投入不够、施工技术水平不足等都会增加意外事件的发生概率。多数基坑发生安全事故多为施工单位对工程自身不够重视，支撑架设不及时、地质情况与勘察揭露不一致但未反馈给勘察、设计单位、或者一味贪图进度，忽视质量所造成。

2.4 基坑深度较大

我国虽然国土面积较大，但目前各城市可用于建筑工程的土地越来越少，开发成本和难度也逐渐加大。为了能够更好地利用有限的土地资源，在我国建筑施工技术水平不断提升的前提下，地下开发深度会逐步加深，有些城市已经达到6 层，最深已达20m，并且还有持续增加的趋势。面对这种迅速发展的形势，深基坑支护施工技术的重要性和提高该技术水平的迫切性越发明显。此外，虽然支护技术形式多种多样，为实际项目提供了更多的选择，但其适用性各不相同，仍存在不少缺陷有待改善。在建筑工程持续双向的发展过程中，施工企业还需要根据实际工程情况等应用条件继续完善相关支护技术。基坑深度与施工难度成指数关系，基坑越深、面积越大，时空效应越明显。

3 深基坑支护施工技术类型

3.1 搅拌桩支护技术

应用深层搅拌桩支护技术时，形成稳固性更强的水泥挡土墙是深基坑支护建设的最终目的，具体实施时可采用搅拌机搅拌的形式，对已添加固化剂的基坑中的土壤进行搅拌与混合，促使坑下软土与固化剂之间发生一系列的化学、物理反应，经过深层搅拌处理后，达到固化效果，稳定土壤，提升深基坑建设质量。水泥挡土墙主要适用于软黏土地质之中，适配基坑深度在3～6m 之间，大部分施工中围护挡墙的长度一般控制在3～4m[3]。深层搅拌桩支护施工时，此项技术噪声较低，对于作业周边环境影响较小，广泛受到施工团队及周边住户的欢迎。

3.2 土钉墙支护技术

土钉墙的优势在于能够提高基坑边坡的稳定性，其主要被应用于对施工区域内天然土体进行加固，在实际施工应用中结合喷射面板，土钉墙与喷射面板在合力后形成重力挡土墙。土钉墙在提升基坑边坡的稳定性方面发挥作用，在保持现有稳定性的基础上，稳定性进一步提升，可采用插筋、钻孔以及注浆等推进。除此之外，在施工中墙体强度不足可能会诱发安全事故，将金属土钉打入挡土墙之内，提升墙体强度，可以实现整体深基坑结构的优化。通常情况下，应用土钉墙技术时，为保证深基坑支护效果，现场施工深度需控制在4m 以上。

3.3 排桩支护技术

实际的深基坑支护中，如果水位保持在较低的状态，容易形成土拱现象，地下水位若过高，可利用排桩的形式进行地下水位的控制，其技术原理主要是将水泥搅拌技术结合，以实现提升深基坑支护质量的目的。在排桩支护结构设计中，设计与施工人员需要将工作重点集中在土壤密度把控上，主要原因在于土拱的形成需要较大的土壤密度，而密集排列作为排桩支护结构的重要分布形式，对于提升支护桩在其中的固定作用及防水效果很有效。目前，深基坑施工中比较常用柱列式排桩支护结构，此种结构技术对土壤的要求更高，为满足施工安全标准，必须在施工中添加钢筋混凝土板、钢板等材料，借此促进支护质量提升[4]。

3.4 地下连续墙支护技术

地下连续墙支护技术主要是对基坑进行护壁处理，利用挖槽技术对连续墙进行加固，降低地下水所产生的流水侵蚀影响。在实际施工的过程中，地下连续墙支护结构具有灵活性特性，尤其在面对较为复杂的情况时，现场施工技术人员可以根据实际情况进行实时调控，当进行10m 以上的地基建设工程施工时，深基坑开挖阶段就可利用地下连续墙支护结构，对深基坑进一步夯实。目前，深基坑作业项目中所使用的几类支护结构中，地下连续墙支护结构效果较为突出。但是，该项技术在施工中的要求也较高，并不适用于土壤条件较为复杂的深基坑项目，而是更加适合应用于软土类基坑施工。此外，地下连续墙支护墙体坡度较大，是承担基坑稳定的主要重力点，可减少塌方事故的发生。同时，施工对周边环境影响较小，噪声也比较低，可保证周边居民的正常生活。

3.5 拉森钢板桩支护技术

为保证深基坑支护效果，技术人员采用将钢板桩插入的形式提升基坑的稳定性，在钢板桩插入固定的程序中，利用挖掘机与振动锤，将钢板桩按片插入，同时应用液压夹对每片钢板桩进行固定与连接，拉森钢板桩连接后保持垂直向下的状态，通过下沉的方式形成排列与分布，完成基坑支护。在支护完成后的地基施工中，为防止支护结构受到破坏，专业技术人员需对其状态采用定时抽查与不定期抽查的工作模式，查找支护结构中存在问题的位置，重新进行拉森钢板桩安装。

在拉森钢板桩完成排列与安插后，就会进行沉桩处理[5]。在沉桩的过程中，施工技术人员需要经过计算再将钢板桩分布在基坑周围，必须保证计算数据的精准度。在基坑周围沉桩的分布中，提升板桩的对称性可达到提升固定性的目的。如果出现误差以及合拢方面的问题，就可利用对拉的形式保证其沉桩位置。但是，对拉的过程中，需注意对力的应用，一旦用力过高，板桩将出现偏移。因此，用力的计算至关重要。

4 高层建筑工程施工中深基坑支护的施工技术管控

4.1 钢板桩支护技术管控

为达到严格控制拉森钢板桩支护技术的施工工艺，保证施工质量良好，要采取浆液搅拌法双轴搅拌桩，其停浆面要比桩顶设计标高多出至少500mm。然后，施工开始前要进行试桩，使用的试桩数量要大于3根；通过掌握该场地的成桩经验和操作技术参数，在试验确认且条件全部满足之后才能开始全面施工。此外，室内配比试验要在施工前进行。针对现场拟处理的最弱层土性质，选择相应的外掺剂和外掺剂参量，确保桩身材料强度的单桩承载力大于由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。

4.2 土钉墙支护技术管控

土钉墙墙面布置土钉分为竖向和平面两种布置方式。竖向布置时采用中部长、上下短的形式；平面布置时采用要减少在阳角的布置，阳角处的土钉要在相邻侧面上下错开布置；同时，土钉要大于2 排，且与水平面夹角在5°～20°之间。土钉要设置在间距1000～2000mm 的对中架，钻孔后要及时进行清孔并置入土钉进行注浆，然后封闭孔口。此外，土钉墙支护技术方案要根据地质情况、水文条件等因素进行优化选择，切土钉墙支护技术工程不能够超出一年的使用期，超过使用期后要重新进行安全评估。

4.3 地下连续墙支护技术管控

（1）导墙采用现浇混凝土结构，要具备足够的强度和稳定性，在转角处根据墙面厚度和设备情况确定外放尺寸。设置导墙时要结合地质情况和施工条件等进行确认，一般常用倒“L”形和“[”形。导墙的顶面高于地下水位0.5m，顶部高于地面，底部进入土体深度大于200mm 的同时，导墙本身深度要大于1.2m。

（2）制备泥浆首先要在现场设置泥浆池或者泥浆箱。然后，选用膨润土作为泥浆的拌制材料，根据土层情况确定泥浆配合比，新拌制的泥浆要贮放大于24h并经过充分水化。在使用前，要对泥浆和其配合比进行室内试验，此外，测试过程中要对循环泥浆每天进行至少一次测试。

（3）成槽前要验算槽壁的稳定性，其过程中影响槽壁稳定范围内不允许超载。单元槽长度一般在4～6m；异形槽段长度展开后中心线长度要小于7m；槽内泥浆面要高于导墙面0.3m。成槽后要及时检查泥浆指标、槽位槽深、槽段长度和槽壁的垂直度。地下连续墙成槽允许存在一定的偏差。此外，成槽后要清刷槽段接头部分，清刷过程中要保证刷壁器上面没有泥，刷壁深度到槽段底部，次数大于10 次。刷壁结束后清基并置换泥浆。最后，清基后要对槽段底部的泥浆进行检测，取样点距离槽底应当在0.5～1.0m。

5 结语

综上所述，高层建筑深基坑支护施工是一项复杂性较高的工程，因此，在实际施工的过程中需充分考虑到地下水情况、地质条件、深度等因素，从而对深基坑支护施工技术进行合理选择。同时，要为深基坑施工技术的有序开展提供机械设备的良好支持，这一点非常关键。最后，需对深基坑支护施工进行有效检验，及时发现问题并予以解决，从而保障整个工程的质量。