高層建筑深基坑支護施工工藝的改進

甘海濤 張 平 王云霞

（中建七局安裝工程有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

深基坑支護施工工程是指深層次開挖的工程，是建筑物地下室施工的一種形式[1]。以現(xiàn)今的支護設(shè)計工藝而言，深基坑開挖需要多層次地放坡，提升支護施工邊坡的穩(wěn)定性。文獻[2]研究區(qū)間數(shù)伴語言變量的多屬性云模型決策在基坑支護施工工藝優(yōu)化中的應(yīng)用，用黃金分割法將定性自然語言決策信息轉(zhuǎn)換為定量指標，根據(jù)3En 規(guī)則，將云模型化為區(qū)間數(shù)，通過溝通區(qū)間數(shù)與聯(lián)系數(shù)的關(guān)系，將區(qū)間數(shù)轉(zhuǎn)化為聯(lián)系數(shù)，根據(jù)聯(lián)系數(shù)復(fù)運算原理計算綜合主值，得到排序結(jié)果。但該方法并沒有將現(xiàn)代化施工理念融合進支護施工過程中，在實際施工時，易造成基坑支護變形，嚴重影響施工質(zhì)量，并延長施工工期[3]。因此，本文采用現(xiàn)代化施工理念，設(shè)計出新型高層建筑深基坑支護施工工藝，通過對支護施工工藝的改進，旨在提高施工質(zhì)量，為建筑工程的穩(wěn)定性與安全性提供保障。

1 高層建筑深基坑支護施工管理與工藝設(shè)計

1.1 管理施工原材料

對于保證施工的安全穩(wěn)定性，對施工原材料的管理至關(guān)重要。由于支護施工周期較長，施工范圍相對較大，容易受到各種天氣和人為因素的影響，施工原材料不能有效保存就很容易造成施工隱患[4]。因此，應(yīng)加強支護施工原材料的管理。

（1）原材料的采購管理。需要從計劃、詢價、供方選擇等角度，加強材料的采購管理，在源頭上管理原材料。

（2）對原材料的檢驗管理。對即將施工的原材料進行全面直接的檢驗檢測，減少抽查的隨機性，確保施工材料的質(zhì)量符合。

（3）原材料的堆放管理。將不同種類的施工原材料進行分類管理，減少統(tǒng)一堆放產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，影響材料的使用性能[5]。對于特殊原材料需要安排專人管理，并設(shè)置特定的存儲區(qū)域，減少原材料存放過程中造成損耗。

1.2 布設(shè)深基坑支護樁

為預(yù)防可能發(fā)生的隱患，減少支護施工的安全問題，布設(shè)深基坑支護樁的質(zhì)量主要從施工地質(zhì)環(huán)境、設(shè)置監(jiān)測點和保證支護結(jié)構(gòu)能正常使用三方面進行考量[6]。

（1）施工地質(zhì)環(huán)境。實地勘察基坑工程地質(zhì)、水文地質(zhì)，同時充分了解周圍地基土體情況以及相應(yīng)建筑物、構(gòu)筑物，分析工程建設(shè)對周圍土體以及建筑物的影響。在經(jīng)過專家分析認證確定可以施工后，才可以進行基坑支護樁的布設(shè)。

（2）在工程建設(shè)時設(shè)置監(jiān)測點。監(jiān)測點應(yīng)沿基坑周邊布置，周邊中部、陽角處應(yīng)布置監(jiān)測點，控制監(jiān)測點的水平距離不應(yīng)大于20m，每邊監(jiān)測點數(shù)目不宜少于3個，而水平和豎向位移監(jiān)測點宜為共用點。監(jiān)測點的監(jiān)測范圍在支護樁布設(shè)的范圍內(nèi)，可以及時發(fā)現(xiàn)施工中的安全隱患，避免施工穩(wěn)定性差的問題持續(xù)惡化。

（3）保證支護結(jié)構(gòu)能正常使用。在布設(shè)基坑支護樁之前，要確保施工支護結(jié)構(gòu)可以正常使用，同時也需要檢查相關(guān)圍護結(jié)構(gòu)，最大限度地保證支護樁布設(shè)的穩(wěn)定性。布設(shè)深基坑支護樁如圖1所示。

圖1 布設(shè)深基坑支護樁

1.3 水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)

在布設(shè)深基坑支護樁之后，本文選取適宜支護施工的水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)。在構(gòu)建水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)時，要控制基坑支護的深度。如果工程為非軟土層基坑，需要將支護深度控制在6m 以內(nèi)；如果工程為軟土層基坑，就需要將基坑深度控制在10m 左右。該圍護結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)場攪拌水泥的方式進行初步設(shè)計，在水泥固型之后，將其整合成水泥土樁，形成天然重力式擋土墻，這樣不僅可以加固深基坑周圍的土體狀態(tài)，還可以提高基坑邊坡的穩(wěn)定性[7]。

1.4 錨桿施工

在錨桿施工過程中，需要解決地下水位的問題，當水位降到基坑底部1.0m 以下時，才可以進行下一步施工，在施工期間需專人負責(zé)，減少地下水對基坑支護施工造成的影響[8]。本文將金屬件、木件等材料制成桿柱，放置在支護樁的孔徑內(nèi)，利用其頭部、桿體的特殊結(jié)構(gòu)，將基坑周圍土體與桿體連接，起到支護的效果。其中，砂漿錨桿的錨桿孔徑應(yīng)大于錨桿體直徑15mm。而在布置孔位時，需將偏差控制在20cm 內(nèi)，以確保施工質(zhì)量。此種錨桿施工方式成本低廉，操作便捷，節(jié)省施工材料。

2 高層建筑深基坑工藝應(yīng)用實例分析

2.1 工程概況

為了驗證本文設(shè)計的工藝效果，以X 高層建筑工程項目為例，對上述工藝進行實例驗證。該項目與高架橋接近，并緊鄰地鐵與公交車站，是地形較好的建筑。X 高層建筑占地面積約13254m2，地上面積約29842m2，地下面積約 3412m2。其中，地上共 20 層，作為住宅區(qū)域；地下3 層，作為停車區(qū)域。在深基坑施工過程中按照圖紙的相關(guān)要求，在檢查好周邊環(huán)境與地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑工程的實際情況，設(shè)計出一套高質(zhì)高效的施工方案。首先對場地進行勘查，檢查周圍地質(zhì)條件是否符合實際施工條件；其次，選取合適位置布設(shè)支護樁，并將土方開挖至一層、二層、三層、基底層后標高；最后，清理土方并進行建筑的主體施工。在X 建筑施工時，深基坑支護開挖的最深處設(shè)定在20m 左右，將深基坑支護與樁基同時施工，并采用鉆孔效果良好的樁機進行工程樁、立柱樁、支護樁施工，同時采用工程鉆機對管井與支護樁進行施工。在布設(shè)好支護樁后，利用有限差分法對支護樁進行穩(wěn)定性計算：

式中：Sstability——深基坑支護施工穩(wěn)定性系數(shù)；

Rindic——施工相關(guān)指標；

Bcapac——支護承載力；

Sfactor——穩(wěn)定性因子。

施工穩(wěn)定性系數(shù)越高，說明深基坑支護施工越穩(wěn)定，施工效果越佳。

2.2 應(yīng)用結(jié)果

為驗證文本方法的有效性，采用本文方法、文獻[2]方法進行試驗對比，設(shè)定標準穩(wěn)定性系數(shù)為1.000，對于深基坑支護施工而言，高于0.900即可保證施工安全效果；支護承載力為30kN。在上述工程條件下，隨機選取了1～8 個深基坑支護樁號，并利用式（1）計算出本文方法及文獻[2]方法的高層建筑深基坑支護施工工藝的穩(wěn)定性系數(shù)，并將二者的穩(wěn)定性系數(shù)進行對比，得出的具體應(yīng)用結(jié)果如表1所示。

表1 應(yīng)用結(jié)果比較

如表1 所示，文獻方法所列的高層建筑深基坑支護施工工藝的穩(wěn)定性系數(shù)較低，1～8個樁號中，2、4、6、7等4 個支護樁的穩(wěn)定性系數(shù)可以超過0.900，穩(wěn)定性可以得到保障；而1、3、5、8等4個支護樁的穩(wěn)定性系數(shù)低于0.900，穩(wěn)定性不能得到保障，文獻[2]高層建筑深基坑支護施工安全性不能得到保障。而本文設(shè)計的深基坑支護施工工藝的穩(wěn)定性系數(shù)均超過0.900，且達到0.995以上，3 與6 的穩(wěn)定性系數(shù)甚至達到了1.000，深基坑支護施工穩(wěn)定性可以得到保障。因此，本文設(shè)計的高層建筑深基坑支護施工安全性較高。

3 結(jié)束語

高層建筑的穩(wěn)定性是施工建設(shè)過程中需要重點關(guān)注的問題，而深基坑支護是保證穩(wěn)定性的關(guān)鍵工藝。由于建筑深基坑支護工程發(fā)展時間較短，施工穩(wěn)定性得不到保證，早期高層建筑施工安全事故較多，基于此，本文設(shè)計了高層建筑深基坑支護施工工藝，并通過實例分析對工藝設(shè)計加以驗證，表明該工藝切實提高了施工穩(wěn)定性，并提升了高層建筑的施工質(zhì)量。