高層建筑基坑支護施工對周邊建筑的影響及工藝優化

李立飛

中國建筑第二工程局有限公司西南分公司 重慶 400020

1 工程概況

某高層建筑項目由3棟大型住宅建筑及1個地下車庫組成，地下2層、地上30層。該項目基坑總體呈矩形，南北、東西方向長分別為140 m和65 m，深9.87 m。基坑北側距離5層居民樓約22 m，南側、東南側距離圍墻分別為4.4 m和1.0 m，西側距離辦公樓、居民樓分別為7.0 m和6.0 m，辦公樓與居民樓均為條形基礎，基礎埋深均為1.6 m。

2 場區地質情況

2.1 水文地質

項目場區地下水屬第四系孔隙潛水，大氣降水為地下水主要補給來源，地表水主要補給形式為外區徑流。水文地質勘察期間，場地內的地下水實際埋深約為4.65 m，主要由西南向東北，以0.02%的水力坡度緩緩運動。

2.2 工程地質

現場鉆探勘察揭露，項目基坑開挖深度范圍內的地層主要有雜填土、粉質黏土、粉砂等，深基坑軟弱土地基的物理性能差異較大。

3 基坑工程設計情況

3.1 支護結構

結合場地實際情況，工程采用樁錨形式進行支護。施工時，以三軸攪拌樁為止水帷幕，并采用錨索進行錨固。

1）深基坑下部采用樁長為22.6 m、直徑為850 mm的排樁+樁間距為1.6 m的預應力錨索進行復合支護，深基坑上部則主要按照1∶1的比例進行放坡處理。

2）深基坑下部排樁混凝土強度等級為C30，在預應力錨索施工時，分別采用HPB300箍筋與HRB400熱軋帶肋鋼筋進行“一樁一錨”支護施工。

3）在錨索支護施工時，采用P.O 42.5水泥拌制的水泥漿進行注漿，并采用φ15.2 mm鋼絞線作為桿體材料，錨索孔直徑為155 mm，注漿固結體強度≥20 MPa。

3.2 止水帷幕

將有效樁長為2 1.0 m 的單排三軸水泥土攪拌樁（φ660 mm@800 mm）設置于基坑周邊，作為止水帷幕。止水帷幕主要采用連續套接一孔法，并適當調整樁心距。

3.3 降水井

在基坑周圍建筑物附近、緊貼基坑底邊線內側區域分別設置20口回灌井、28口降水井、8口觀測井。其中，降水井井深15.7 m，井間距為15 m；觀測井與回灌井井深均為13 m。因基坑寬度較大，所以在降水井設置過程中，按照20 m左右的實際間距，在基坑中間還設置了15口井深為16.7 m的疏干井。

4 基坑支護施工對周邊建筑的影響

4.1 基坑施工問題

1）按照連續套接一孔法工序，先進行支護樁施工，后進行止水帷幕施工。在支護樁鉆孔時，可能會擾動深基坑止水帷幕，并因其開裂而降低止水效果，由此會影響周邊建筑物的結構穩定性[1-2]。

2）場地為復雜的軟土地基，且支護樁長度較短，在采用DZ-40型振動錘和KH-800B型長螺旋鉆機進行施工時，支護樁垂直度難以保證，可能會影響基坑結構的穩定性，也不利于周邊建筑物的安全。

3）項目主要采用跳打方式來防止竄孔，但已完成樁混凝土強度較低。因此，在鋼筋籠下放時，樁混凝土會出現離析現象，導致周邊建筑物產生水平位移或不規則形變。

4）采用原來的連續套接一孔法工藝施工4 d后，通過現場監測，發現深基坑東側局部地面及個別墻體出現不同程度的不規則裂縫，表明深基坑支護施工嚴重影響了周邊建筑物的安全。

4.2 問題產生原因

1）場地周邊建筑物均為分批完成的古老建筑，基礎埋深較淺，在施工前已有部分構筑物出現了不同程度的非結構性開裂現象。

2）工程采用長螺旋鉆機進行作業，現場在下放鋼筋籠時，振動器會強烈振動地基基礎，大大降低了深基坑基礎松散土的密實度。

3）監測數據表明，本工程③2層淤泥質粉質黏土輕微液化，加之場地水文、工程地質條件惡劣，施工時地下水位急劇變化，導致場地周邊的建筑院墻局部、一些改建平房產生不同程度的墻體裂縫。

5 施工工藝優化措施

1）在止水帷幕施工時，改變原有施工順序，即先進行止水帷幕施工，后進行支護樁施工，使錨索注漿固結體強度得到增加。

2）在支護樁施工時，采用全面鉆進法，主要基于三翼硬質合金鉆頭的SJ150型回轉鉆機通過自然造漿進行正循環成孔。為確保泥漿性能，采用3 t工業火堿和30 t膨潤土材料人工造漿，盡可能避免坍孔、縮孔等支護樁施工問題。

3）為減少地層振動對周邊建筑物安全性與穩定性的影響，在支護樁成孔施工時，改用“隔三打一”的方式，并借助吊車下放鋼筋籠。

4）調整工藝，利用先進的SWM（型鋼水泥土攪拌墻）工法進行支護樁施工，成樁后立即下放H型鋼，加快成樁速度，適當提高水灰比參數，確保下放順利。

5）在施工時，若出現型鋼下放不順的情況，則將鉆機回撤，重新攪噴，待透孔后再下放鋼筋籠，嚴禁采用振動器振動下放H型鋼，以防場地土層在激烈振動下發生液化。

6）錨索施工時，通過旋噴方式擴大錨孔，并在開鉆前先對旋噴擴大頭錨索具體位置、鉆機鉆桿角度等進行檢查，將水平與垂直方向的鉆桿誤差控制在要求范圍之內。

7）旋噴擴大錨孔施工時，應往返擴孔3遍，噴嘴轉速、給進速度分別調整為9～14 r/min和14～21 cm/min，噴嘴噴射壓力應≥20 MPa。注漿作業時，應通過封堵孔口以防突水帶砂，同時應每間隔2.0 m的距離沿錨索桿體設1個可使各鋼絞線相分離的定位支架。

8）旋噴錨桿鉆機成孔后，應及時采取孔口封堵措施將孔口堵塞，如果漿液硬化而未能將鉆孔填滿，則應及時補充并注入水灰比為0.3～0.5的純水泥漿漿液。注漿作業時，應循環攪拌，邊攪邊用。

6 效果監測

按照上述方法變更施工工藝后，在鉆機開挖施工前后，采用信息化手段對深基坑支護施工全過程進行監測，主要監測內容為施工場地周邊地下管線變形、基坑深層水平位移、周邊建筑物沉降變形、深基坑豎向位移、坡頂水平位移、旋噴擴大頭錨索內力等，然后采用理正深基坑支護軟件進行數據分析。實踐表明，深基坑周邊地表及相關支護結構未出現較大的沉降與位移，各項監測數據均控制在預警值之內。

7 結語

以復雜軟土環境下的高層建筑基坑支護工程為例，在全面考慮既有施工工藝對周邊建筑物影響的基礎上，對原施工工藝及方案進行優化改進，提出了一種基于SMW的施工工法。通過局部采用旋噴擴大頭錨索和單排三軸水泥土攪拌樁內插型鋼的方式，取代原排樁+預應力錨索的支護方式，從而在深基坑支護樁與周圍鄰近建筑之間構筑起一道“柔性墻”。監測結果表明，改進工藝后，深基坑支護施工對周邊建筑的影響較小，取得了較好的實施效果。

[1] 郭崚.淺析高層建筑富含地下水基坑支護方案[J].福建建材,2019 (11):62-63.

[2] 張宇.試論高層住宅建筑工程中的深基坑支護施工技術與工藝[J]. 低碳世界,2019,9(8):160-161.