浅谈超高层建筑深基坑施工

浅谈超高层建筑深基坑施工

李春生

（深圳市地铁集团有限公司，广东深圳518000）

摘要：近年来，超高层建筑已成为城市的标志性建筑，超高层建筑因其是由多个专业工程共同建设完成，因此颇具施工难度，本文以某市一区域的项目工程为例，针对该工程面临的施工难点与重点，对部分主要的施工环节进行细致的说明，希望对之后类似的工程项目起到一定的参考作用。

关键词：超高层建筑；基坑围护；降水施工

前言

在城市化进程加快的背景下，超高层建筑以对土地资源的充分利用而逐渐多见于城市的繁华区域，然而超高层建筑的建设并不是一蹴而就的，它是由多个专业工程组合而成，本文以某市一区域的项目工程为例，通过对工程项目的基坑围护、降水施工等重点与难点工程的施工进行大致的阐述，详细说明超高层建筑各个环节的施工内容，力求在确保工程质量的前提下，不对周边环境造成负担，并最大限度优化工期。

1工程概况

该项目属于超高层建筑，地块按规划确定为商业办公。项目分为T1、T2、T3三个部分，T1、T2为办公塔楼，T3为商业裙房，T1高约250m，T2高约238m，T3裙房为31.3m，地下室结构层数为地下四层，地下4层地上55层/52层，如图1所示。塔楼结构采用核心筒框架结构，裙楼采用钢筋混凝土框架结构，裙楼部分屋面采用钢结构。本工程基坑面积30610m2，裙楼区域开挖深度为20.3m，塔楼区域开挖深度23.2m至28.3m，基坑分南北两个分区实施，首先施工南区基坑，待南区基坑地下室施工完毕后再施工北区基坑。场地内自地表面140m深度范围内所揭露的土层，主要有软弱的粘性土，粉性土和中密、密实的砂土组成，具有成层分布的特点。本基地的土层可分为12层，项目基坑对工程有影响的地下水属于潜水类型，主要补给来源为大气降水，水位随季节变化而变化，水位埋深为0.3至1.5m。场地填土主要为灰黄色粘性土，填土相对较深，上部夹大量建筑垃圾呈杂填土状，局部表层有混凝土地坪；未发现暗浜，但北侧局部范围内填土较深，且回填主要是粘性土，夹木屑等杂物，施工现场周边存在众多管线。

2工程重难点

2.1超大型深基坑的施工控制

本工程基坑面积30610m2，裙房普遍区域开挖深度20.3m，塔楼区域开挖深约23.2至28.3m，总土方量超过60万m3，深基坑施工是本工程的一个特点，也是本工程的一个难点。另外本工程周边存在着一定的管线，如何在地下施工时，确保周边管线的安全是本工程施工中的一个难点。

2.2水文地质条件

场地浅层淤泥质粉质粘土，土质不均，夹粉性土薄层，基坑开挖时由于水头差的作用易产生流砂现象，同时也极易产生坑壁坍塌。另承压含水层水位埋深约3至12m，深坑开挖深度已揭穿承压含水层，该承压含水层为第7层草黄色粉性土、砂土层，与第9层承压水相通，其水位变化呈周期性变化。该工程地墙深度为36.6m，未完全隔断承压水层，存在承压水风险不确定性因素依然，因此必须高度重视并正确处理好抽承压水与环境保护这对矛盾。

3基坑围护体系施工工艺

3.1围护结构

该工程围护结构采用地下连续墙围护，其中主楼区域采用1000mm厚地下连续墙，地墙深度36.6m，裙楼区域采用1000mm厚地下连续墙，地墙深度36m，南北两侧基坑分隔墙同样采用1000mm厚地下连续墙的形式。在地墙施工前，两侧采用φ850@600三轴水泥土搅拌桩槽壁加固，搅拌桩底埋深18m，单桩水泥掺量>20%。塔楼电梯井区域四周的围护桩采用了钻孔灌注桩的形式，桩径Φ1000mm，桩顶标高-23.5m至-24.1m，桩底标高-37.5m至-38.1m。

3.2水平支撑体系

该工程采用顺作法施工，水平支撑体系采用四道钢筋混凝土支撑，塔楼深坑局部架设第五道H型钢支撑。为加快塔楼施工进度，支撑平面布置全部避开两幢塔楼的竖向结构，主要受力构件为大角撑结合对撑的型式。由于北区基坑开挖时南区基坑已施工完B0板，而B0板标高高于北区第一道支撑标高，因此在南区-6.2结构标高对应北区支撑位置设置了钢筋混凝土撑墩，并与北区第一道支撑间设置了斜向的钢筋混凝土支撑，断面为1000×800。

3.3竖向支承系统

该工程立柱桩采用钻孔灌注桩内插角钢格构柱的形式，立柱桩包含利用的主体结构工程桩作为立柱桩和增打立柱桩，增打的立柱桩采用Φ850钻孔灌注桩；利用Φ700工程桩作为立柱桩的钻孔灌注桩上部3m范围需扩径至850mm。立柱桩采用桩端后注浆工艺，钢立柱规格采用4L180×18角钢格构柱。

3.4土体加固

主楼深坑周边采用φ1000@700三重管高压旋喷桩挡土加固，加固深度-23.50m至-33.60m，单桩水泥掺量>25%。

4降水施工

疏干开挖范围内各土层中的地下水，防止基坑积水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业，保证基坑开挖施工安全、快速进行；加固基坑内和坑底下的土体，提高土体强度，增加坑内土体抗力，提高土体抗剪强度，防止开挖面的土体隆起和开挖过程中的纵向滑坡，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量；及时减小下部承压含水层的水头压力，以防止基坑底部隆起的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。

4.1降水对策

4.1.1对于不同的土层降水要求，本工程中采用不同降水方法来解决。根据不同土层的渗透性合理布置降水井滤水管，降低基坑深层土层水位。淤泥质粘土渗透性差，土质软弱，易发生流变或出现弹簧土现象，土方开挖时尽量少扰动土、少转土并尽快出土。

4.1.2对于承压水，我司拟布置降压井和备用井进行降低承压水的工作，防止基坑突涌的发生。在降压时遵循的原则：随着开挖深度加深逐步开启降压井，达到按需降水要求。

4.1.3利用基坑内未抽水的观测井和基坑外观测井，加强水位观测，根据监测结果来指导抽水。

4.1.4确保承压井的不间断工作，根据群井试验抽水出水量及观测井水位决定抽水速率，控制承压水头与上覆土压力足以满足开挖基坑稳定性要求，这将使降水对环境的影响进一步降低。

4.2疏干井

拟采用真空深井井点降水，潜水疏干降水井的布置，原则上按上海地区单井有效降水面积的经验值结合拟建工程场区土层特征、基坑平面形状、尺寸确定。根据本工程开挖深度区域特点，单井有效降水面积可取250m2左右，采用多级滤水管加真空的措施，确保每口井的出水量。真空疏干井要结合土层性质和施工挖土的实际工况开启真空泵，为了和施工相结合，在设置真空疏干井的滤管时要考虑开挖后切割井管与支撑的相对位置关系，以保证在支撑施工的过程中实时有效的施加真空压力，本次真空疏干井的滤管设计中体现了这一原则，真空深井孔径为650mm，井管过滤器为圆孔过滤器，外包40目滤网，管外回填滤料。

4.3降压井

根据稳定性计算，若初始水位按6.9m计算，当基坑开挖至地面以下15.8m处时，上覆土压力约为221.1Pa，基坑底板处于临界状态，应陆续开启降压井，以保证基坑开挖的安全。

4.4回灌井

由于该基坑工程开挖深度较大，坑内承压水降水将必然造成坑外承压水水位下降。特别是靠近东城路一侧水位下降最大。同时东城路一侧周边环境保护要求相对较高，对基坑外承压水位下降提出了较严格的限制要求，必要时需采取回灌措施。因回灌时有压力，要求井管周围止水效果比较好，能够承受一定压力，回灌井止水材料一般为粘土球，粘土球在回填过程中下降速度比较快，同时粘土球遇水后会发生膨胀，止水层能够密实，从而达到良好的止水效果。回灌深井孔径为650mm，井管过滤器内层为圆孔过滤器，外包缠丝，外层为桥式过滤器，管外回填中粗砂滤料。

5结语

综上所述，针对该工程特点，分阶段制定具体安全目标，实行方针目标管理，强化对工作指令、技术措施、操作规程、人员素质、设备完好、对基坑的安全监测检查报告等方面的工作，在确保工程质量的前提下，最大限度优化工程进度。

参考文献：

[1]陈海波，张仁．关于高层建筑深基坑施工技术的应用分析与研究[J]．城市建筑，2013（03）

[2]方光秀，王少东，赵石范．高层建筑深基坑人工挖孔排桩支护结构的设计与施工[J]．建筑技术，2014（3）

[3]杨春栋．高层建筑深基坑工程中施工技术及控制措施的探讨[J]．中国住宅设，2014（02）