高層建筑深基坑支護設計和施工控制措施分析

楊巧玲

【摘 要】本文介紹了高層建筑深基坑的支護設計和施工注意要點，分析了高層建筑深基坑的支護設計和施工控制的有效措施。

【關鍵詞】高層建筑；深基坑；支護設計；施工控制；有效措施

Rise building deep excavation Design and Construction Control Measures

Yang Qiao-ling

（Weixian Housing and Construction Bureau Weixian Hebei 056800）

【Abstract】This article describes the design and construction support points to note rise building deep pit， analyzes support effective measures to control the design and construction of high-rise buildings deep foundation pit.

【Key words】High-rise buildings；Deep excavation；Supporting design；Construction control；Effective measures

基坑工程是建筑工程的一個重要組成部分，特別是深基坑工程施工的成敗往往事關工程全局。深基坑施工的安全可靠，直接關系著高層建筑的安全性、穩定性和長久性。深基坑的支護工程要從支護的設計和施工兩面著手，確保質量。良好的基坑支護施工技術，是整個工程施工順利的前提與保證，是整個龐大工程的重要開端。因此，加強對建筑深基坑施工技術的認識與研究意義重大。

1. 高層建筑深基坑的支護設計和施工注意要點

1.1 支護結構設計中土體的物理力學參數選擇不當。

（1）深基坑支護結構所承擔的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質情況多變且十分復雜，要精確地計算土壓力目前還十分困難，至今仍在采用庫倫公式或朗肯公式。關于土體物理參數的選擇是一個非常復雜的問題，尤其是在深基坑開挖后，含水率、內摩擦角和粘聚力三個參數是可變值，很難準確計算出支護結構的實際受力。

（2）在深基坑支護結構設計中，如果對地基土體的物理力學參數取值不準，將對設計的結果產生很大影響。土力學試驗數據表明：內磨擦角值相差5°，其產生的主動土壓力不同；原土體的內凝聚力與開挖后土體的內凝聚力，則差別更大。施工工藝和支護結構形式不同，對土體的物理力學參數的選擇也有很大影響。

1.2 基坑土體的取樣具有不完全性。在深基坑支護結構設計之前，必須對地基土層進行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學指標，為支護結構的設計提拱可靠的依據。一般在深基坑開挖區域內，按國家規范的要求進行鉆探取樣。為減少勘探的工作量和降低工程造價，不可能鉆孔過多。因此，所取得的土樣具有一定的隨機性和不完全性。但是，地質構造是極其復雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此，支護結構的設計也就不一定完全符合實際的地質情況。

1.3 基坑開挖存在的空間效應考慮不周。深基坑開挖中大量的實測資料表明：基坑周邊向基坑內發生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩，常常以長邊的居中位置發生。這足以說時深基坑開挖是一個空間問題。傳統的深基坑支護結構的設計是按平面應變問題處理的。對一些細長條基坑來講，這種平面應變假設是比較符合實際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進行空間問題處理前而按平面應變假設設計時，支護結構要適當進行調整，以適應開挖空間效應的要求。

1.4 支護結構設計計算與實際受力不符。目前，深基坑支護結構的設計計算仍基于極限平衡理論，但支護結構的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明，有的支護結構按極限平衡理論設計計算的安全系數，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發生破壞；有的支護結構安全系數雖然比較小，甚至達不到規范的要求，但在實際工程中卻滿足要求。極限平衡理論是深基坑支護結構的一種靜態設計，而實際上開挖后的土體是一種動態平衡狀態，也是一個土體逐漸松弛的過程，隨著時間的增長，土體強度逐漸下降，并產生一定的變形。所以，在設計中必須充分考慮到這一點。

2. 高層建筑深基坑的支護設計和施工控制的有效措施

施工階段是項目實施的關鍵階段，建設單位工程管理人員應根據地質勘探資料和當地水文氣候條件，結合當地深基坑工程施工的經驗和條件，確定工程的關鍵項目，要求施工單位及時制定專項施工方案報監理機構審核，并強調要制定突發事件的應急預案。

2.1 深基坑工程的施工。深基坑工程包括挖土、擋土、圍護、防水等環節，是一項復雜的系統工程，任何一個環節的失誤都有可能導致施工失敗，甚至造成事故。施工單位要嚴格按照施工規范、經批準的施工組織設計及相關的技術規范組織施工，對各施工要點要制定施工方案，并加強過程控制。例如，確定土方開挖方案時，應對地質勘察報告、周圍建筑物及地下設施情況等信息進行分析，對特殊土質需精心組織施工，膨脹土地區不宜在雨季開挖，軟土地區分層開挖的深度不宜太大。若挖土高差太大或挖土進度過快，極易改變土體原來的平衡狀態，降低土體的抗剪強度，從而導致土體發生水平方向的滑移，造成坍塌事故，上海的“樓脆脆”事故就是挖土方案不合理，導致建筑主體整體倒塌的重大質量事故。

2.2 深基坑周圍土體止水效果的控制。“水”是深基坑支護的大敵。在地下水位較高的地區，地下水對深基坑工程施工帶來的危險程度是相當高的。地下水的來源一般為上層滯水、潛水、承壓水、雨水及基坑周圍的滲漏管道水，由于水的來源復雜，在制定止水方案時應從深基坑工程的防水、降水和排水3個方面考慮，根據地質勘察部門提供的地質資料，深入分析地下水的成因，了解深基坑周圍環境，不能僅靠長時間不間斷地抽水來降低地下水位，否則會導致基坑周圍土體流失，周圍建筑物不均勻沉陷，甚至發生坑底流沙、管涌等現象，增大了處理難度，拖延了工期。止水帷幕是高水位地區深基坑支護工程中常用的止水措施，其施工方法主要有高壓噴射注漿法、漿噴深層攪拌法、粉噴深層攪拌法和壓力注漿法等。采用漿噴深層攪拌法進行止水帷幕止水施工時，如果止水帷幕的攪拌樁成樁質量不好，深基坑開挖后會出現滲水較多的現象。若此時再采用灌漿的方法進行處理，則延誤工期、增加造價。因此，在該類止水帷幕施工時要注意以下幾點：

（1）保證樁體質量。確定合理的水泥漿摻加量，保證樁體攪拌均勻、樁長達到設計深度，避免樁頭出現攪而無漿的情況，特別是在土層情況變異較大的地區，因攪拌樁的樁徑不易控制，容易導致止水失效。

（2）保證樁的搭接長度和密實度，杜絕空洞、蜂窩及樁頭開叉的現象。

（3）不得隨意在基坑支護結構上開口，否則會影響支護結構的安全，也破壞了止水帷幕，導致地下水的滲入。

2.3 深基坑支護的信息化管理。

（1）深基坑施工的質量問題實質上是基坑的整體剛度和穩定性，即基坑支護結構是否會發生變形、是否會產生沉降及水平方向的位移或傾斜、支護結構是否有裂縫以及基坑底是否產生隆起和變形，若發生這些問題將導致基坑支護結構的失敗。基坑支護結構信息化管理的主要手段，具體是要求施工單位安排專業監測人員或公司對基坑現場及周圍建筑物進行監測，根據基坑開挖期間監測到的基坑支護結構或巖土變位等情況，對比勘察、設計的預期性狀，動態分析監測資料，全面掌握位移變化的大小、方向、變化頻率，對照報警標準，預測下一階段工作的動態，及時對施工中可能出現的險情進行預報，超過位移設定的預警值時，應及時采取有效的應對措施，確保工程安全。

（2）深基坑支護結構工程監測的主要內容有：支護結構頂部水平位移；支護結構沉降和裂縫；臨近建筑物、道路的沉降、傾斜和裂縫；基坑底隆起的觀測等。以上監測除每天進行目測之外，一般每8～10m設一個監測點，關鍵部位適當加密，開挖后每3～5d監測1次，位移大時應適當加密。

（3）觀測結果要真實反映所測目標的動態趨勢，并繪出變化曲線圖，以傳遞險情前兆信息，找出險情發生的必要條件，如地質特性、支護結構、臨近建筑物、地下設施等，結合相關的誘發條件，如氣象條件、開挖施工、地下水變化等，根據基坑支護結構的穩定性計算結果進行科學決策，以排除險情。開挖較深的基坑時，還應測試支撐的內應力，當應力值達到設計值的90%（或支撐變形達10mm）時，要及時采取防范措施。另外，因現場施工情況復雜，監測點極易被破壞，要注意對監測點的保護。

2.4 突發事件的處理。建筑施工是一個投資大、周期長、參與人員多的過程，施工過程中會發生許多不可預見的事件。對于基坑支護結構的施工，更要做好應對突發事件的技術準備。常見的突發事件有：基坑內管涌、流沙；基坑支護局部出現成因不明的裂縫、沉降；氣象異常，出現持續多日的狂風暴雨；相鄰工地施工的影響，如降水、打樁、開挖土方；地下障礙物妨礙基坑支護結構或止水帷幕的施工等等。事件發生后，及時啟動應急預案，并會同勘察、設計、監理、施工等相關單位研究解決辦法。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2015）05-22-363