高层建筑深基坑支护常用技术及实践应用探讨

高层建筑深 基 坑支护常用技术及实践应用 探讨

卢裕强

深圳市瑞恒建筑实业有限公司

摘要：本文主要对高层建筑深基坑支护常用技术实践应用进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：高层建筑；深基坑支护；常用技术；实践应用

一、前 言

近年来，随着我国经济水平的不断提高，城市人口越来越多，城市高层和超高层建筑的建设不断加大，加之国家有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求，多层、高层、超高层建筑地下室的设计必不可少，有的地下建筑甚至有五六层，深的达几十多米，于是，地下建筑开挖时的深基坑支护成为一个必要的施工过程。良好的基坑支护施工技术，是整个工程施工顺利的前提与保证，是整个庞大工程的重要开端。因此，加强对建筑深基坑施工技术的认识与研究意义重大。基于此，本文主要对高层建筑深基坑支护常用技术实践应用进行了分析与探讨，以供同仁参考。

2. 高层建筑深基坑支护常用技术
   （1）土钉支护技术。深基坑工程中常常应用土钉支护施工技术对深基坑边坡进行加固，使土钉和土体之间产生摩擦，从而能够增强支护土层的稳定性。应用土钉支护技术的过程中需要重视以下几方面问题:第一，严格根据深基坑支护施工要求来进行拉拔土钉的实验，以此来保证土钉具有较强的拉拔力，安排第三方来监理此项实验，并且严格控制浆力度和容量；第二，按照钻机长度对土钉支护的深度加以明确，并且标出深度，进而有利于后续施工的顺利进行；第三，土钉支护施工过程中应该按照设计要求来确定添加剂的种类、数量以及水泥砂浆水灰比例。此外，在注浆时最好基于重力作用让水泥砂浆自由坠落，同时将补浆工作落实好。
   （2）钢板桩支护技术。钢板桩支护技术就是利用工程专用的钢板对支护结构进行搭建。为了确保钢板之间的良好衔接，往往会将钢板的形状制作成等腰梯形，边沿要薄于其它部分，并且在钢板的四个角分别设置一个螺孔，从而便于对钢板的安装。立足于整体情况可以看出，钢板桩支护结构的核心元件主要是由一块块梯形钢板拼接而成的钢板墙，并且通过在深基坑的四壁进行粘贴来预防掉土、坍塌和渗水。除此之外，为了提升钢板墙的防护能力，通常在钢板墙施工结束后，还应该利用钢管架设数道内挑式钢管梁，以此来增强钢板墙的负荷能力，进而能够最大限度地确保安全性。钢板桩支护技术出现的较早，已经发展到了成熟阶段，而且在部分基坑深度超过5米的建筑工程中得到了广泛应用。然而，此项支护技术的应用却存在着两个难以解决的问题，一个是如何定位钢板的问题。由于在构建完支护结构施工方案后，明确地标注了各块钢板的位置，不允许钢板的施工位置产生较大的误差。但是，在实际施工过程中要想准确定位钢板是存在一定难度的，既需要大量放线，同时还离不开打桩机的密切配合。从某种程度上来看，此种问题阻碍了钢板桩支护技术的发展与应用；另外一个问题是施工过程严重地影响到了附近的环境，从而较易在钢板墙施工结束前造成坑壁发生坍塌，由此可见，存在一定的危险性。
   （3）深层搅拌水泥土桩支护技术。深层搅拌水泥土桩支护结构施工并非以基坑壁的外表面为主，而是针对一定深度的土层进行加固施工，以防基坑壁与底层发生坍塌或出现渗水的现象。另外，深层搅拌水泥土桩支护技术在部分软土地区建筑项目或水工建筑深基坑施工中应用的比较广泛。此项施工技术对水泥搅拌而成的浆液加以利用，并且通过大型搅拌机将其捣入到土层里面，然后，灌入水泥浆实施强制性的搅拌。待干燥以后，就可以形成一层具有较强粘性与硬度的水泥土墙体。通常情况下，此层墙体的厚度大约为30厘米，既可以挡土，同时还具有较强的隔水能力。然而，由于此项支护施工技术在施工中会严重地影响到附近的环境，因此，必须当基坑深度小于3米时才能对其加以应用。

4. 地下连续墙支护技术。第一，对槽段的布置提前做好清晰的规划,地下连续墙技术施工有分段性的特点,这就要求对工程的规划要十分清晰。对地下槽段的划分也需要根据工程实际需求进行规划,例如根据工程内使用挖掘机类型的分布情况以及附近的地质条件进行全面的分析规划。与此同时需要注意,规划中要尽量减少墙体对接的数量,保障槽壁的稳定。第二，对地下连续墙的防水性能和整体性能进行了解。第三，槽段间的连接方式有很多,选择时要根据具体情况进行分析,选择最为合适的接头方式。目前工程中使用最多的是接头管方式。使用此方式时,接头管属性、施工时气温以及混凝土性能都会与浇筑完毕后的旋转拔动和完全拔出时间有关。过早拔管会引起混凝土的坍塌,影响工程质量和效率,拔管时间晚会难以顺利拔出,对拔管时间的掌控显得尤为重要。地下连续墙支护在工程后期可以作为工程主体中的一部分使用,这可以让工程的成本得到管控。
   （5）混凝土灌注桩施工技术。该项技术的应用频率比较高，不管是施工人员还是管理人员，都应该充分掌握该项技术提升施工作业的合理性。混凝土灌注过程中，第一，在钻孔之前应该将数列间隔进行合理安排，确保无误之后再展开混凝土灌注桩作业，虽然该项作业相对简单，不过对技术有着较高的要求，要保证地基具有较强的承载力。第二，在实际施工过程中，往往会对护坡进行施工，并且对护坡进行不断完善，所以，施工人员需要具有较强的专业能力，工作经验也应该比较丰富，从而做好该项工作。

三、高层建筑深基坑支护应用实例分析

某高层建筑深基坑场地呈狭长形，长边约120m，短边约30m～40m，场地面积约4200m²。场地位于低丘台边缘，西高东低，北高南低，东西向相对高差2.5m～5.3m，南北向相对高差3.8m～4.8m，最大相对高差6.8m，基坑开挖深度为9m～14.0m。该工程±0.000以下地质条件为：(1)为杂填土1.5m～4.0m，(2)-1为软塑黏土2.0m～4.2m，-2为可塑黏土0.7m～5.5m，-3为硬塑黏土2.4m～2.7m，(3)-1为可塑黏土7.6m～11.7m，-2为硬塑黏土7.5m～15.7m，-3为坚硬黏土3.4m～13.5m，(4)以下为下卧岩层13.5m。根据该工程地质勘探报告显示，该工程土层构造较为复杂，在深度25～28m之间存在粘土构造层，该土层属于隔水层,通过前期降水试验，在该土层降水曲线属于明显的“双漏斗”形状。该工程四周没有重要建筑物，对于基础埋置深度在9m～14m之间。基坑侧壁安全等级为二级，对基坑侧边变形控制指标为基坑坡顶、垂直沉降、边坡整体位移三项监测数值控制在60mm、80mm、60mm。基坑支护方案主要有排桩、土钉墙、深层搅拌桩，放坡或密目网砂浆固面等方法。

（1）总体方案：据现场抽水试验的结果，确定以大口径深井降水为主，局部根据实际情况采取轻型井点降水作为辅助。降水井直径600、布置间距20m、深度25m呈梅花型布置，另外在周遍及基坑中央设置6口观察井。

（2）基坑支护方案：深度在5～9.5m的深基坑区域,支护形式采取土钉墙为主；深浅交叉区域采取深层搅拌桩为主；浅基坑区域以砂浆固面支护形式作为补充。这样在施工方案选择上是可行的，不仅施工速度快，而且施工质量容易得到控制，另外经济造价低廉。在支护结构安全上，选择了二级安全等级，为了保证施工雨季期间的安全，分别在基坑边、局基坑5m设置变形观测点，随时掌握基坑变形情况。

（3）支护结构分析。支护形式主要有以下三种,即土钉墙、深层搅拌桩、喷射混凝土固面。土钉墙其结构类似于重力式挡墙，将拉筋(又称为土钉)利用人工或机械成孔植入土体内部,并在坡面上喷射混凝土,形成土体加固区域共同作用,从而形成支护体系。本工程侧壁安全等级为二级，土钉抗拉承载力设计值需要通过试验确定。在本工程中现场进行了四组不同土层土钉抗拉承载力试验，现场分别在距地面1.5m、2.5m、3.5m、4.5m深度进行，实验用钢筋采用二级、φ25，试验值经过实际测量分别为7.95kN、21.12KN、36KN、59KN，分别比理论实际计算大10.7%、16.25%、3.75%、25%。根据实际进行调整，在5米深度范围内采取4层土钉、7米范围内采用6层土钉，9米范围采用8层土钉。土钉长度为深度的1-1.5之间，经过修整，土钉直径调整为φ22、φ20。

（4）施工注意事项。在土钉墙施工时，上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工；基坑开挖和土钉墙施工自上而下分段分层进行。在机械开挖后辅以人工修整坡面，坡面平整度的允许偏差为±20mm，在坡面喷射混凝土支护前，先清除坡面虚土；土钉墙施工顺序如下：开挖工作面→修整边坡→埋设喷射混凝土厚度控制标筋→喷射第一层混凝土→钻孔安设土钉→注浆→安设连接件→绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土→设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统；喷射作业根据土方开挖顺序分段进行，同一分段内喷射顺序自下而上一次喷射厚度为40mm；喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜0.6～1.0m；喷射混凝土终凝2h后,应喷水养护,养护时间为3～7h；喷射混凝土面层中的钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设,钢筋保护层厚度为40mm；钢筋网与土钉采用承压板焊接相连；采用水泥净浆的水灰比为0.5,水泥浆随拌随用，一次拌合的水泥浆必须在初凝前用完；注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净,注浆开始或中途停止超过30分钟时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路，注浆时，注浆管应插至距孔底250～500mm处，孔口部位设置止浆塞及排气管，土钉钢筋设置定位支架。在深层搅拌桩时，水泥深层搅拌桩采取切割搭接法施工。在前桩水泥土尚未固化时进行后序搭接桩施工，施工开始和结束的头尾做搭接加强处理；深层搅拌水泥土桩每米水泥掺入量不小于60kg；水泥深层搅拌桩采用浆喷工艺。对于边坡按照1:1放坡，坡面人工清理平整，对局部缺陷部位软弱土层清理干净。采用密目钢丝网满铺，与土层接触面留置25mm保护层，钢丝网采用φ12钢筋、间距600mm、长度1200mm梅花型打入土层固定。面层用1:2.5水泥砂浆罩面。固面层施工完毕后，及时洒水湿润。

四、结 语

总之，深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否，直接影响到工程本身的质量与进度，并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。该工程支护结构方案由于选择合理，实施过程中技术和管理到位，整个基础施工较为顺利，取得了满意效果。

参考文献

[1]高层建筑深基坑土方开挖技术分析[J].王钢.建材与装饰.2018(10)
[2]高层建筑深基坑土方开挖技术的探究[J].潘兴华.工程技术研究.2018(01)
[3]高层建筑深基坑土方开挖技术的探究[J].于懿.民营科技.2017(06)