高层建筑深基坑支护及降排水施工技术分析

张历响

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 101300）

0 引言

高层建筑可以有效缓解城市房屋建设用地紧张的情况，同时也是城市发展水平的象征。高层建筑施工中，对于含有地下室结构的建筑，深基坑支护和降排水施工至关重要，是工程安全的保证，开展高层建筑深基坑支护和降排水施工技术研究，可为消除建筑结构形变风险、提升结构质量稳定性提供技术支撑[1]。

国内外很多学者和技术工作者对深基坑支护和降排水施工技术进行了卓有成效的研究，并取得了实用性很强的研究成果。何俊朝[2]指出深基坑支护施工的水平直接决定了建筑工程的整体结构安全性，为了保证基坑支护的质量，需要土方开挖、水泥砂浆灌注、钻孔放锚杆、边坡面混凝土喷射等关键工序的实施；张天宇[3]分析了某工程项目建设实例，提出了深基坑支护的工序优化方法，优化了钢筋加工支撑技术的工法并取得了良好的结构强度提升效果；李远霞[4]完善了高层建筑深基坑支护的实施方案，并通过开展深基坑支护施工论证了优化方案的合理性；余炎[5]对高层建筑深基坑施工中的技术管理措施进行了分析，指出需要从技术和管理两方面提高基坑支护的施工水平。通过分析这些研究成果可以得出，深基坑支护作为高层建筑的重要结构被众多学者广泛研究，但是很多学者忽视了对基坑降排水措施的研究与分析。本文结合工程实例，对高层建筑深基坑支护和降水措施施工技术进行分析，以期提升基坑支护水平，确保工程项目顺利完成并取得预期的建设质量。

1 工程概况

以江西上饶城南三校项目为工程依托，该项目位于江西省上饶市，占地面积为98761.13m²，总建筑面积为120576.87m²，地上建筑面积为84463.99m²，地下建筑面积为36112.88m²。该项目共8栋建筑物均为高层，部分含有地下室，均采用框架结构、独立桩基础。

结合该项目所在地地质勘查资料，该项目施工周期内雨水密集、自然降水量较大，加之基坑深度均达5m以上且地下水系分布复杂，需要采用合理的支护方案及降排水技术。

2 深基坑支护技术分析

2.1 深基坑支护的功能

在南三校项目深基坑支护主要发挥挡土和挡水两个功能。首先，深基坑支护采用板桩支撑和板桩锚拉增强结构稳定性，使基坑结构得到巩固，进而提升建筑主体结构的载荷承受能力；其次，采用排挡加环撑等方法提升基坑的防水能力，尽量减少自然降雨、地下涌水等流入基坑中，采用观测井对基坑内水量进行实时观测，一旦发现水量超标及时报警并组织人力进行排水[7]。

2.2 基坑支护方案设计

南三校项目基坑支护方案设计包含图纸方案设计、支护结构设计和辅助设计3项内容[6]，具体如图1所示。

图1 南三校项目深基坑支护方案设计内容

图1中，通过在项目开工前进行综合性的图纸方案设计、支护结构设计和辅助设计，厘清与基坑支护相关的关键施工环节及技术特点，包括支撑结构的形式、排水沟的开挖尺寸、放坡标准及标高、管线敷设、降水井与观测井的位置等，同时做好施工辅助用道路的规划与修建，确保在工程实施期间道路畅通，不会因为交通影响工程进度的顺利推进。

2.3 深基坑支护施工

2.3.1 土方开挖

进行深基坑支护土方开挖时，需要组织好施工车辆的衔接，有序安排不同类型的车辆协调作业，将开挖出的土方及时运出施工现场。对于施工场地需要做好清理工作，及时进行洒水维护，减少扬尘等对环境造成的污染。在开挖之前摸排地下水、暖、电等管线的分布情况并向一线施工人员通报，在挖掘过程中需要时刻监视施工现场，避免对这些预埋管线造成破坏。一旦出现预埋管线因施工而遭到破坏的情况，及时停止施工并立即对现场进行封闭，组织相关专业和建设方共同分析，管线修复完成后再继续进行土方挖掘工作。

2.3.2 支护桩施工

为了提高高层建筑的抗风能力和抗震能力，在基坑支护中利用支护桩承载外力。在人工挖孔后安放钢筋笼，钢筋笼的安装位置需要对照施工图纸进行测量与确认，钢筋的型号根据高层建筑结构强度要求选取，然后灌注混凝土。灌注的混凝土需要按照材料配比表规定的原材料品类和数量进行配制，之后进行拌合，确认密实度和结构强度达标后才允许在工程中使用。

南三校项目深基坑支护桩施工过程中，采用泵送的方法进行分层浇筑，为了避免发生坍塌事故，泵送速度控制在160mm/s左右。此外，还需要有效地处理垂直缝，保证缝隙干燥、整洁，通过使缝隙接口更加密实起到防水的效果。

2.3.3 水泥土墙施工

南三校项目场地地表有部分淤泥质土，需要采用水泥土墙进行支挡。水泥土墙支护施工需要在工地现场搭建水泥搅拌站，在普通水泥浆配制的基础上加入结构增强剂，提升水泥密实度，使结构强度得到强化。水泥浆注入后及时进行洒水，加快水泥浆硬化的速度。对于成型的水泥土墙，采用多种切割搭接的方式进行结构增强处理，确保其能在深基坑结构中发挥较理想的稳定保障效果。

2.3.4 排桩加环撑支护施工

南三校项目中高层建筑物密集，对基坑承载能力要求高，为提升建筑物的结构稳固性，对部分密集建筑区域采用队列式+环形联合分布的排桩加环撑支护方法。采用钢筋灌注桩和工字钢桩分布排列的形式进行深基坑支护的建设，整个支护结构围成圆环形，均匀分摊高层建筑物荷载。排桩加环撑的深基坑支护技术对提高高层建筑物的结构稳定性具有明显优势，在南三校项目实施中属于优先应用的技术。

2.3.5 基坑支护监测

在南三校项目深基坑支护施工中，需要建立完善的基坑监测体系并做好监测工作。在土方开挖完成后，随着基坑施工工序的推进，每隔2～3d进行一次施工现场结构强度和完整性的整体监测。施工方依据监测数据改进基坑支护方法，通过技术的优化提升建筑结构的稳固性。

2.4 深基坑支护施工注意事项

2.4.1 选择合理基坑支护方案

采用的基坑支护方案是否合理直接决定了高层建筑结构的强度，在项目建设策划阶段，需要对深基坑支护方案进行重点论证。基坑支护方案选择不当，会增加工程成本，也可能会因为支护结构强度不足而出现坍塌、失稳等意外事故。在设计基坑支护方案时，需要综合考虑临时支护措施，减少结构应力集中，避免临时支护措施出现失衡、失稳等意外事故的发生。

2.4.2 加强施工现场监测

南三校项目进行深基坑支护时，需要对施工现场进行持续监测。除了常规的对地下管道的分布进行监测外，还需要做好建筑物沉降及变形量的监测。深基坑支护施工会改变地层原有应力平衡，地层出现不均匀沉降会对高层建筑的整体稳定性产生影响。对建筑物的结构形变进行监测，一旦出现形变超标的情况，及时停止施工并开展原因分析，采取必要的措施加固地层和建筑物。此外，在施工中应该注重监理作用的发挥，注重监理工作的落实，进一步增强施工安全性，为工程质量的进一步提升提供有利条件。

2.4.3 严格把控水泥混凝土质量

水泥混凝土是深基坑支护工程中用量较大的建筑材料，其质量水平直接决定了基坑支护结构的最终质量。在基坑支护方案设计中，需要根据工程项目建设技术指标要求，结合基坑支护完成后结构的预期强度，选择合适的水泥混凝土标号。水泥混凝土进场前需要检查产品质量合格证，进场后在现场按照配比表制备成品并进行结构强度和密实度检测，检测结果满足施工技术标准后才能投入使用。

3 深基坑降排水技术分析

3.1 深基坑降排水施工工艺流程

为了进一步提升深基坑支护结构施作后建筑物结构的稳定性，需要采取合理的基坑降排水措施。在南三校项目中，为了减小地下水和大气降雨对基坑的不良影响，采用图2所示的工序进行深基坑降排水施工。

图2 南三校项目深基坑降排水施工流程

3.2 深基坑降排水措施

3.2.1 修建排水沟和集水井

在南三校项目施工面临自然降水、地下水富集等问题，水在深基坑内聚集会给高层建筑的结构稳定性带来不利影响，影响工程项目的进度。为了减少地下水和大气降雨对深基坑支护的影响，在基坑支护施工的同时可以修建多种形式的排水沟和集水井，及时收集并排除多余的降水。此外，需要定期对排水沟和集水井进行清淤，防止出现管路堵塞的情况。

3.2.2 设置砂井和砂沟

南三校项目施工中，在多处高层建筑物周围修建了砂井和砂沟，用于收集雨水。砂井设置不宜多，围绕降水井布设，在砂井四周修建砂沟，当降水量超标时，由砂井和砂沟收集多余的雨水，减少降水井的雨水收集压力。砂井和砂沟与地下排水系统相连，确保始终通畅，及时将收集到的雨水排放到地下管网系统，保证深基坑支护的施工安全性。

4 结束语

以上各项措施的科学实施，确保了江西上饶城南三校项目深基坑工程的顺利完工，整体结构质量通过了工程项目竣工验收。实践证明，本文所提出的深基坑支护方案和降水措施具有一定的可行性。在后续研究中，应该对这些措施进行深入拓展，使其涵盖更多的技术细节，进一步增强其可操作性，为高层建筑深基坑建设质量提供技术支撑。