高層建筑深基坑工程支護施工技術

雷宇

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

1 深基坑支護意義

工程建設對土地資源的需求量較大，因此，為了保證建筑企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，工作人員必須堅持國家的可持續(xù)發(fā)展方針，提高土地資源的利用率。充分利用土地資源能夠在保證建筑工程項目順利開展的同時，為建筑企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。因此，在建筑工程施工過程中，工作人員需要全面考察施工建設區(qū)域，包括環(huán)境、水文、地質(zhì)等情況，并且根據(jù)實際建設情況來做好環(huán)境保護工作，從而減少環(huán)境污染以及對施工區(qū)域周邊居民日常生活的影響。在深基坑施工中，隨著基坑施工深度的不斷增加，土方開挖的面積也越來越大，基坑的時空效應也越來越明顯。因此，施工難度呈直線上升趨勢，深基坑施工技術面臨著新的挑戰(zhàn)。如何有效落實深基坑支護施工技術已經(jīng)成為建筑施工企業(yè)亟待解決的問題。

為了提升深基坑支護在建筑建設中的保護作用，減少安全問題及對周邊建構(gòu)筑物的影響，可加強對深基坑受到雨水腐蝕、地質(zhì)條件等環(huán)境因素影響的實地探查與分析，采用與之相匹配的支護技術，達成支護目的。此外，在進行深基坑支護形式選擇的過程中，施工人員需結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)條件，全面針對各種情況進行勘探與分析。具體的勘探包含土質(zhì)、地形及氣候等方面，了解上述數(shù)據(jù)及信息之后，根據(jù)數(shù)據(jù)整理結(jié)果制訂解決方案，最終，建設高質(zhì)量地基，為后續(xù)建筑工程施工流程順利推進做準備

2 深基坑支護施工技術特點

深基坑支護技術是一項能夠充分保障建筑地下與基坑周圍環(huán)境以及施工安全的技術，具體采用圍擋、加固等措施，從而對深基坑周圍以及側(cè)壁等方面進行保護，這是保障高層建筑穩(wěn)定有序施工的基本要素[1]。

從國內(nèi)高層建筑深基坑支護施工技術的相關研究來看，其特點如下。

2.1 地質(zhì)地形環(huán)境復雜

深基坑支護施工需要同時考慮地下和地面環(huán)境，不僅包括地質(zhì)條件，還涉及原有的地下管道、地面設施和建筑物等建設情況。因為在不同的地區(qū)施工，其地質(zhì)和水文環(huán)境有很大的差異性，加上地下管線錯綜復雜，它們都會影響支護技術的選擇和實際加固效果。此外，開挖施工容易造成不均勻沉降。有些建筑工程規(guī)劃在人流量較大的城區(qū)中心，施工企業(yè)需要考慮開挖施工的影響程度，應在保障地基穩(wěn)固性和深基坑施工安全性的同時減少對民眾生活出行和環(huán)境的影響，以體現(xiàn)深基坑施工的環(huán)保性。

2.2 勘測數(shù)據(jù)復雜

深基坑支護結(jié)構(gòu)形式的選擇和施工技術方案的選定與現(xiàn)場施工條件和地面環(huán)境等有著莫大的關聯(lián)。因此，為了全面掌握這些信息，相關技術人員必須通過前期的地質(zhì)勘察來了解當?shù)氐牡刭|(zhì)形態(tài)與基坑巖層，通過現(xiàn)場實地調(diào)查和與相關單位溝通等方式來獲取歷年的地下水位、當?shù)貧夂驐l件、電力、給排水等市政工程建設和規(guī)劃情況，從而為施工設計提供參考。但各種數(shù)據(jù)的收集比較困難，基坑深度、復雜的地形地勢、廣泛的測量范圍、專業(yè)的測量技術和繁復的測量流程等都會影響數(shù)據(jù)的準確性，數(shù)據(jù)整理篩選工作量也較大。因此，施工企業(yè)一定要重視前期的勘察工作，做好嚴格細致的質(zhì)量監(jiān)管，并進行科學準確的整理和計算，為深基坑支護施工技術的高效應用做好準備。

2.3 易誘發(fā)安全事故

深基坑支護施工為地下施工，隨著施工深度的不斷增加，施工過程容易受周圍環(huán)境、地質(zhì)、施工行為、材料等因素的影響而出現(xiàn)不同程度的問題，因此施工風險較高。一旦某個施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，不僅會降低施工效率，而且會危及現(xiàn)場人員和周邊建筑物等[2]。比如：施工地區(qū)地下存在較多的障礙物和復雜管線，開挖時很容易對其造成破壞，引起的不均勻沉降也會導致周邊建構(gòu)筑物開裂、坍塌；土方開挖不合理、沒有考慮土層變化對后續(xù)施工的影響和支護結(jié)構(gòu)變形量、有些施工單位對支護加固措施的關注和投入不夠、施工技術水平不足等都會增加意外事件的發(fā)生概率。多數(shù)基坑發(fā)生安全事故多為施工單位對工程自身不夠重視，支撐架設不及時、地質(zhì)情況與勘察揭露不一致但未反饋給勘察、設計單位、或者一味貪圖進度，忽視質(zhì)量所造成。

2.4 基坑深度較大

我國雖然國土面積較大，但目前各城市可用于建筑工程的土地越來越少，開發(fā)成本和難度也逐漸加大。為了能夠更好地利用有限的土地資源，在我國建筑施工技術水平不斷提升的前提下，地下開發(fā)深度會逐步加深，有些城市已經(jīng)達到6 層，最深已達20m，并且還有持續(xù)增加的趨勢。面對這種迅速發(fā)展的形勢，深基坑支護施工技術的重要性和提高該技術水平的迫切性越發(fā)明顯。此外，雖然支護技術形式多種多樣，為實際項目提供了更多的選擇，但其適用性各不相同，仍存在不少缺陷有待改善。在建筑工程持續(xù)雙向的發(fā)展過程中，施工企業(yè)還需要根據(jù)實際工程情況等應用條件繼續(xù)完善相關支護技術。基坑深度與施工難度成指數(shù)關系，基坑越深、面積越大，時空效應越明顯。

3 深基坑支護施工技術類型

3.1 攪拌樁支護技術

應用深層攪拌樁支護技術時，形成穩(wěn)固性更強的水泥擋土墻是深基坑支護建設的最終目的，具體實施時可采用攪拌機攪拌的形式，對已添加固化劑的基坑中的土壤進行攪拌與混合，促使坑下軟土與固化劑之間發(fā)生一系列的化學、物理反應，經(jīng)過深層攪拌處理后，達到固化效果，穩(wěn)定土壤，提升深基坑建設質(zhì)量。水泥擋土墻主要適用于軟黏土地質(zhì)之中，適配基坑深度在3～6m 之間，大部分施工中圍護擋墻的長度一般控制在3～4m[3]。深層攪拌樁支護施工時，此項技術噪聲較低，對于作業(yè)周邊環(huán)境影響較小，廣泛受到施工團隊及周邊住戶的歡迎。

3.2 土釘墻支護技術

土釘墻的優(yōu)勢在于能夠提高基坑邊坡的穩(wěn)定性，其主要被應用于對施工區(qū)域內(nèi)天然土體進行加固，在實際施工應用中結(jié)合噴射面板，土釘墻與噴射面板在合力后形成重力擋土墻。土釘墻在提升基坑邊坡的穩(wěn)定性方面發(fā)揮作用，在保持現(xiàn)有穩(wěn)定性的基礎上，穩(wěn)定性進一步提升，可采用插筋、鉆孔以及注漿等推進。除此之外，在施工中墻體強度不足可能會誘發(fā)安全事故，將金屬土釘打入擋土墻之內(nèi)，提升墻體強度，可以實現(xiàn)整體深基坑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。通常情況下，應用土釘墻技術時，為保證深基坑支護效果，現(xiàn)場施工深度需控制在4m 以上。

3.3 排樁支護技術

實際的深基坑支護中，如果水位保持在較低的狀態(tài)，容易形成土拱現(xiàn)象，地下水位若過高，可利用排樁的形式進行地下水位的控制，其技術原理主要是將水泥攪拌技術結(jié)合，以實現(xiàn)提升深基坑支護質(zhì)量的目的。在排樁支護結(jié)構(gòu)設計中，設計與施工人員需要將工作重點集中在土壤密度把控上，主要原因在于土拱的形成需要較大的土壤密度，而密集排列作為排樁支護結(jié)構(gòu)的重要分布形式，對于提升支護樁在其中的固定作用及防水效果很有效。目前，深基坑施工中比較常用柱列式排樁支護結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)技術對土壤的要求更高，為滿足施工安全標準，必須在施工中添加鋼筋混凝土板、鋼板等材料，借此促進支護質(zhì)量提升[4]。

3.4 地下連續(xù)墻支護技術

地下連續(xù)墻支護技術主要是對基坑進行護壁處理，利用挖槽技術對連續(xù)墻進行加固，降低地下水所產(chǎn)生的流水侵蝕影響。在實際施工的過程中，地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)具有靈活性特性，尤其在面對較為復雜的情況時，現(xiàn)場施工技術人員可以根據(jù)實際情況進行實時調(diào)控，當進行10m 以上的地基建設工程施工時，深基坑開挖階段就可利用地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)，對深基坑進一步夯實。目前，深基坑作業(yè)項目中所使用的幾類支護結(jié)構(gòu)中，地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)效果較為突出。但是，該項技術在施工中的要求也較高，并不適用于土壤條件較為復雜的深基坑項目，而是更加適合應用于軟土類基坑施工。此外，地下連續(xù)墻支護墻體坡度較大，是承擔基坑穩(wěn)定的主要重力點，可減少塌方事故的發(fā)生。同時，施工對周邊環(huán)境影響較小，噪聲也比較低，可保證周邊居民的正常生活。

3.5 拉森鋼板樁支護技術

為保證深基坑支護效果，技術人員采用將鋼板樁插入的形式提升基坑的穩(wěn)定性，在鋼板樁插入固定的程序中，利用挖掘機與振動錘，將鋼板樁按片插入，同時應用液壓夾對每片鋼板樁進行固定與連接，拉森鋼板樁連接后保持垂直向下的狀態(tài)，通過下沉的方式形成排列與分布，完成基坑支護。在支護完成后的地基施工中，為防止支護結(jié)構(gòu)受到破壞，專業(yè)技術人員需對其狀態(tài)采用定時抽查與不定期抽查的工作模式，查找支護結(jié)構(gòu)中存在問題的位置，重新進行拉森鋼板樁安裝。

在拉森鋼板樁完成排列與安插后，就會進行沉樁處理[5]。在沉樁的過程中，施工技術人員需要經(jīng)過計算再將鋼板樁分布在基坑周圍，必須保證計算數(shù)據(jù)的精準度。在基坑周圍沉樁的分布中，提升板樁的對稱性可達到提升固定性的目的。如果出現(xiàn)誤差以及合攏方面的問題，就可利用對拉的形式保證其沉樁位置。但是，對拉的過程中，需注意對力的應用，一旦用力過高，板樁將出現(xiàn)偏移。因此，用力的計算至關重要。

4 高層建筑工程施工中深基坑支護的施工技術管控

4.1 鋼板樁支護技術管控

為達到嚴格控制拉森鋼板樁支護技術的施工工藝，保證施工質(zhì)量良好，要采取漿液攪拌法雙軸攪拌樁，其停漿面要比樁頂設計標高多出至少500mm。然后，施工開始前要進行試樁，使用的試樁數(shù)量要大于3根；通過掌握該場地的成樁經(jīng)驗和操作技術參數(shù)，在試驗確認且條件全部滿足之后才能開始全面施工。此外，室內(nèi)配比試驗要在施工前進行。針對現(xiàn)場擬處理的最弱層土性質(zhì)，選擇相應的外摻劑和外摻劑參量，確保樁身材料強度的單樁承載力大于由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁承載力。

4.2 土釘墻支護技術管控

土釘墻墻面布置土釘分為豎向和平面兩種布置方式。豎向布置時采用中部長、上下短的形式；平面布置時采用要減少在陽角的布置，陽角處的土釘要在相鄰側(cè)面上下錯開布置；同時，土釘要大于2 排，且與水平面夾角在5°～20°之間。土釘要設置在間距1000～2000mm 的對中架，鉆孔后要及時進行清孔并置入土釘進行注漿，然后封閉孔口。此外，土釘墻支護技術方案要根據(jù)地質(zhì)情況、水文條件等因素進行優(yōu)化選擇，切土釘墻支護技術工程不能夠超出一年的使用期，超過使用期后要重新進行安全評估。

4.3 地下連續(xù)墻支護技術管控

（1）導墻采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，要具備足夠的強度和穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)角處根據(jù)墻面厚度和設備情況確定外放尺寸。設置導墻時要結(jié)合地質(zhì)情況和施工條件等進行確認，一般常用倒“L”形和“[”形。導墻的頂面高于地下水位0.5m，頂部高于地面，底部進入土體深度大于200mm 的同時，導墻本身深度要大于1.2m。

（2）制備泥漿首先要在現(xiàn)場設置泥漿池或者泥漿箱。然后，選用膨潤土作為泥漿的拌制材料，根據(jù)土層情況確定泥漿配合比，新拌制的泥漿要貯放大于24h并經(jīng)過充分水化。在使用前，要對泥漿和其配合比進行室內(nèi)試驗，此外，測試過程中要對循環(huán)泥漿每天進行至少一次測試。

（3）成槽前要驗算槽壁的穩(wěn)定性，其過程中影響槽壁穩(wěn)定范圍內(nèi)不允許超載。單元槽長度一般在4～6m；異形槽段長度展開后中心線長度要小于7m；槽內(nèi)泥漿面要高于導墻面0.3m。成槽后要及時檢查泥漿指標、槽位槽深、槽段長度和槽壁的垂直度。地下連續(xù)墻成槽允許存在一定的偏差。此外，成槽后要清刷槽段接頭部分，清刷過程中要保證刷壁器上面沒有泥，刷壁深度到槽段底部，次數(shù)大于10 次。刷壁結(jié)束后清基并置換泥漿。最后，清基后要對槽段底部的泥漿進行檢測，取樣點距離槽底應當在0.5～1.0m。

5 結(jié)語

綜上所述，高層建筑深基坑支護施工是一項復雜性較高的工程，因此，在實際施工的過程中需充分考慮到地下水情況、地質(zhì)條件、深度等因素，從而對深基坑支護施工技術進行合理選擇。同時，要為深基坑施工技術的有序開展提供機械設備的良好支持，這一點非常關鍵。最后，需對深基坑支護施工進行有效檢驗，及時發(fā)現(xiàn)問題并予以解決，從而保障整個工程的質(zhì)量。