高層建筑深基坑支護施工技術應用

許江浩

【摘 要】 本文就深基坑支護技術在我國建筑工程中的應用現狀、施工技術進行探討，并通過實例介紹，對深基坑工程的支護施工技術作一個全面的了解。

【關鍵詞】 深基坑 支護 應用

一、當前我國深基坑施工的現狀

隨著城市建設的發展，各類用途的地下空間已在我國各大中城市中得到廣泛利用，諸如大型或高層建筑多層地下室、民用、公用設施，鑒于這種對地下空間的開發利用，高層建筑深基坑支護技術得到了前所未有的發展和推進。

二、深基坑支護施工技術應用

1.深基坑支護施工技術的要求：根據建筑物的占有面積、基坑的邊緣距、地質條件等進行合理設計；選擇適宜的支護方式，這是確保深基坑施工安全的關鍵措施；由于深基坑支護工程既要保證基坑四周穩定，又要具有好的止水防滲效果。

2.深基坑支護施工技術：

目前建筑工程中深基坑支護技術的應用按照功能分主要有：

（1） 擋土體系：常用的鋼板樁、鋼筋混凝土樁深層水泥攪拌樁、鉆孔灌注樁、地下連續墻。其功能是形成支護排樁或支護擋土墻阻擋坑外土壓力。

（2） 擋水系統：常用的深層水泥攪拌樁、旋噴樁壓密注漿、地下連續墻、鎖口鋼板樁。其功能是阻擋基坑外地下水滲水到基坑內。

（3） 支撐系統：常用的有鋼管和型鋼內支撐、鋼筋混凝土內支撐、鋼與鋼筋混凝土組合支撐。其功能是支撐圍護結構與限制圍護結構位移。

深基坑的支護形式很多，在施工過程中要根據周邊環境和地質狀況進行支護形式的選擇，基坑支護按照形式分，常用的有：

（1）鋼板樁支護

鋼板樁有帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，把這種鋼板樁互相連接就形成鋼板樁墻，被廣泛應用于擋土和擋水。

（2）排樁支護

排樁支護是指柱列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆（沖）孔灌注樁作為主要擋土結構的一種支護形式。柱列式間隔布置包括樁和樁之間有一定間距的疏排布置形式和樁與樁之間相切的密排布置形式。柱列式灌注樁作為擋土圍護結構有很好的剛度，但各樁之間的聯系差必須在樁頂澆注較大截面的鋼筋混凝土冠梁加以可靠連接。這種基坑支護形式應用較廣，且適用于各種土質、各種深度的基坑。

（3）地下連續墻支護

當軟土層中基坑開挖深度大于10米、周圍相鄰建筑或地下管線對沉降和位移有較高要求時，常采用地下連續墻作為基坑支護結構。隨著技術的發展和施工方法的改進，地下連續墻發展到既是基坑施工時的擋土圍護結構，又是擬建結構的側墻。地下連續墻支護墻體剛度大、整體性好，止水防滲效果好，適用于各種地質條件的超深基坑的支護結構，但是造價高，容易對環境造成影響。

（4）土釘墻支護

土釘墻支護是在基坑開挖過程中將較密的細長桿件植入原為土體中，并在坡面上噴射鋼筋混凝土面層。通過土釘、土體和噴射混凝土面層的共同作用，形成復合土體以達到基坑支護的目的。

四、通過工程實例進行深基坑支護技術的探討

（1）工程概況

廣東省水利水電第三工程局醫院擴建工程位于塘廈鎮塘廈大道以西，框架剪力墻結構，總建筑面積18848.87㎡，擬建建筑地上10層，地下1層，結構選型為框架-剪力墻結構。

本工程地下室底板頂面標高-4.20m（相對標高），場地±0.00暫定23.45m。考慮本場地現狀標高介于22.8～23.5m，因此在考慮0.1m墊層后，本基坑坑底標高為-4.55m（即絕對標高18.90m），基坑開挖深度約3.9～4.6m（圖1）。

（2）工程地質條件

1.地層巖性

場地內分布的地層主要有人工填土、第四系沖積層、殘積層和不同風化程度的泥巖。

①人工填土層（Qml）

素填土①：主要由粉質粘土混巖塊堆填而成，均勻性差，分布整個場地，平均層厚2.33m。

②第四系沖積層（Qal）

粘土②-1：干強度中等，韌性中等，平均厚度1.40m，標貫擊數平均4.4擊。

粘土②-2：干強度中等～高，韌性中等，平均厚度2.36m，標貫擊數平均13.6擊。

③第四系殘積層（Qel）

粉質粘土③：干強度高，韌性中等，平均厚度2.73m，標貫擊數平均20.1擊。

④侏羅系下統（J1）：

全風化泥巖④-1： 巖芯呈堅硬土柱狀，平均厚度3.15m，標貫技術平均38.5擊。

強風化泥巖④-2：部分夾中風化巖塊，平均厚度5.94m，標貫技術平均64.1擊。

中風化泥巖④-3： 巖芯呈塊狀、短柱狀，質較堅硬，平均厚度4.54m。

（3）水文情況

勘察期間地下水主要賦存于第四系松散層及基巖裂隙中，勘察期間測得混和穩定水位埋深0.90～1.40m，平均1.08m，地下水位變化幅度為0.60m。地下水水質對混凝土有微腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性，對鋼筋砼結構中的鋼筋有微腐蝕性。

（4）支護設計方案

本場地北側及南側距存在較多現有建筑，其高度介于1～6層，本設計對北側及南側支護段采用復合土釘墻（微型樁+預應力錨索+土釘）支護，其安全等級為二級；對東西兩側支護段采用土釘墻支護，其安全等級為三級。詳見（圖2、3）所示：

（5）主要設計參數及施工要求

1、微型樁

①樁身直徑0.4m，樁間距1.5m，樁頂設0.4×0.4m冠梁，成孔孔徑不小于0.4m，樁位偏差小于50mm，垂直度偏差小于1%。

②樁身、冠梁采用C20混凝土。

③樁身內置6ф20鋼筋籠，保護層厚度40mm；冠梁通長配筋，等強焊接，鋼筋保護層厚度50mm。

④樁身采用2～4級碎石，充填量不小于理論值的90%。

⑤注漿材料為P.O.42.5普通硅酸鹽水泥漿，水灰比0.45～0.5，分兩次注漿，第一次為常壓注漿，第二次為高壓注漿，注漿壓力不小于2MPa。

2、預應力錨索

①預應力錨索采用3×7Φ5，材料為1860MPa高強鋼絞線，水平間距3.0m（兩樁一錨）；

②孔位允許偏差為水平方向100mm，垂直方向50mm，預應力錨索鉆孔傾斜度偏差不大于3%，成孔直徑不小于150mm，孔深應超過設計長度0.5m，終孔后應認真清孔。 水泥采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥拌制，水灰比為0.45～0.55；

③錨固體應進行現場同條件養護，經檢驗錨固體強度達到設計強度70%后方可進行張拉鎖定，錨固體設計強度25MPa；

④預應力錨索的外露張拉段始終保留，不可截斷。當預應力錨索出現明顯的預應力損失或基坑位移過大時，進行二次張拉；

⑤預應力錨索采用二次注漿，一次注漿為常壓注漿，二次注漿壓力不小于2.5MPa。錨索自由段末端應設置止漿塞，以確保自由段的自由以及錨固段的二次注漿效果。

3、鋼花管土釘

①鋼花管土釘孔位和孔深允許偏差均為50mm，采用打入式成孔，設計承載力為8KN/m。

②鋼花管土釘注漿材料為P.O.42.5普通硅酸鹽水泥凈漿，水灰比0.45～0.55，水泥漿應隨拌隨用；

③鋼花管注漿必須密實飽滿，注漿管應插至距孔底300mm處，注漿壓力不小于1Mpa。

4、掛網噴射砼

①在基坑旋挖樁樁間開挖面噴射100mm厚混凝土面層；

②噴射混凝土強度等級C20，水泥、砂、石子配合比例為1：2：2.5或根據配合比試驗進行；

③噴錨墻面層鋼筋網按φ6@200×200布置，土釘端頭設水平向2Φ16加強筋。

5、其它技術要求

①設計未特別指明處均按有關規范施工；

②土層錨桿在開挖的深基坑墻面或者尚未開挖的基坑立壁土層鉆孔，在達到要求的深度后再次擴大孔的端部，一般形成柱狀。實施錨桿支護技術施工，主要將鋼筋、鋼索或者其它類型的抗拉材料放入孔內，然后灌注漿液材料，令其和土層結合成為抗拉力強的錨桿；

③支護效果

在深基坑支護完成后的施工期間，無坑壁坍塌問題出現，通過儀器對周圍建筑物進行位移、沉降觀測，無明顯的變形現象出現（如下圖所示）。復合土釘墻（微型樁+預應力錨索+土釘）和土釘墻支護能夠保證該工程的順利進行，并且保障周圍的建筑物的安全和穩定，沒有破壞周圍建筑的地下管線，因此實施深基坑支護施工方案是可行的。

五、結束語

鑒于高層建筑深基坑工程施工的風險性和復雜性，加上進行基坑支護的形式眾多，因而，這就要求在施工過程中，我們要綜合考慮工程地質條件、水文條件、周邊環境等因素，制定一套安全、可靠、經濟可行的施工方案，以充分發揮基坑支護的作用。