高層建筑工程基礎(chǔ)施工中的深基坑支護(hù)技術(shù)研究

摘要：簡要介紹某高層建筑工程概況，根據(jù)該高層建筑地下結(jié)構(gòu)施工的實(shí)際情況，確定其深基坑采取鋼板樁加灌注樁復(fù)合支護(hù)方案。闡述排除地下水、布設(shè)鋼板樁、旋挖成孔灌注樁支護(hù)施工等方面的深基坑支護(hù)施工技術(shù)。對該高層建筑地表沉降情況進(jìn)行檢測的結(jié)果表明：其地表沉降量在規(guī)定范圍內(nèi)，深基坑支護(hù)效果良好，有效控制了基礎(chǔ)沉降，保證了高層建筑的穩(wěn)固，采取的施工技術(shù)具有良好的可靠性與可行性。

關(guān)鍵詞：高層建筑工程；深基坑支護(hù)；拉爾森鋼板樁；支撐體系

0" "引言

隨著城市化進(jìn)程的加速，建筑工程作為城市建設(shè)的基石其重要性日益凸顯。而在建筑工程中，基礎(chǔ)施工作為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和支撐，其質(zhì)量直接關(guān)系到建筑的安全性、穩(wěn)定性和耐久性。特別是在現(xiàn)代高層建筑和大型公共設(shè)施建設(shè)中，深基坑施工成為基礎(chǔ)施工的重要組成部分。

深基坑支護(hù)施工技術(shù)，是指在建筑工程基礎(chǔ)施工中，為了保持基坑開挖過程中邊坡的穩(wěn)定，防止土體坍塌、滑坡等事故發(fā)生而采用的一系列臨時(shí)性支撐、加固和防護(hù)措施。

隨著建筑高度的不斷攀升和地下空間的廣泛利用，深基坑的深度和規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，給施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。深基坑的開挖會破壞原有土體的平衡狀態(tài)，引發(fā)一系列土力學(xué)問題，如土體應(yīng)力重新分布、位移變形等。因此，研究深基坑支護(hù)施工技術(shù)，對于確保基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行、保障施工安全、提高工程質(zhì)量具有重要意義。

目前已有一些學(xué)者對此展開了研究。蘇光等[1]在分析住宅建筑工程土建基礎(chǔ)施工中，闡述了深基坑支護(hù)的必要性。李鵬等[2]提出了寫字樓建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)，論述了關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。隨著基坑深度的增加和規(guī)模的擴(kuò)大，支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況變得更加復(fù)雜，對支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求。盡管深基坑支護(hù)施工技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但是仍存在一些需要深入研究的問題。

1" "工程概況

某建筑工程項(xiàng)目用地面積為15262.42m2，該工程項(xiàng)目包括一棟地面為26層的建筑，其主樓總高度為103.24m，地下設(shè)置2層，負(fù)一層為地下停車場，負(fù)二層為地下倉庫。該高層建筑位于城市中心，施工場地比較狹小，周圍臨近道路和居民住宅，周邊環(huán)境比較復(fù)雜，地下管線密集，施工難度比較大。該高層建筑基坑的設(shè)計(jì)深度為18.5m，面積為2451.62m2。

通過施工現(xiàn)場鉆探測得該高層建筑基礎(chǔ)巖土結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且?guī)r土承載性能較弱，為了保證施工安全，在基礎(chǔ)施工中采取深基坑支護(hù)技術(shù)。該高層建筑的地層巖土物理學(xué)性能如表1所示。

2" "深基坑支護(hù)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1" "深基坑支護(hù)方法

根據(jù)該高層建筑地下結(jié)構(gòu)施工的實(shí)際需要，其深基坑支護(hù)采取鋼板樁+灌注樁復(fù)合支護(hù)方案。雖然鋼板樁支護(hù)性能良好，但是考慮到鋼板樁施工成本比較高，因此采取深基坑下部采用鋼板樁支護(hù)、上部分采用旋挖成孔灌注樁支護(hù)的方法，加固深基坑。

2.2" "排除地下水方案

2.2.1" "計(jì)算地下水位

考慮到深基坑積水會影響支護(hù)效果，水位過高可能直接造成基坑底部發(fā)生涌水現(xiàn)象，這不僅會增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工難度，而且對整個(gè)深基坑的安全穩(wěn)定構(gòu)成嚴(yán)重威脅[3]。為了保障工程的順利進(jìn)行，防止因地下水位過高而引發(fā)的各種問題，必須采取一系列有效的措施來排除或控制深基坑施工部位的地下水。

通過工程水文地質(zhì)調(diào)查，掌握了地下水位高度、水質(zhì)特性、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)等重要信息，據(jù)此計(jì)算地下水的降水量。其計(jì)算公式如下：

式中：H表示該高層建筑基礎(chǔ)地下水位控制量；K表示基礎(chǔ)巖土滲透系數(shù)；M表示基礎(chǔ)地下水位；E表示深基坑截面積。

2.2.2" "地下水位降低方法

根據(jù)計(jì)算得出的地下水位控制量，在將要挖掘的深基坑周邊設(shè)置井點(diǎn)降水設(shè)備。這些井點(diǎn)降水設(shè)備的主要作用是降低地下水位，減小基坑底部的涌水壓力。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，采用專用的井點(diǎn)鉆機(jī)在深基坑周邊設(shè)定的位置鉆出井孔，然后安裝預(yù)制好的井管置入井孔。

為了確保地下水能夠順利排出而不帶入雜質(zhì)，在井管底部設(shè)置過濾器。在井管上安裝真空抽水設(shè)備，確保能夠及時(shí)、有效地將地下水排出[4]。通過排水管道將每根井管安裝的真空抽水設(shè)備的出水口并聯(lián)起來，將抽出的地下水統(tǒng)一排入市政雨水管網(wǎng)。

在安裝井管時(shí)，在井孔內(nèi)安裝地下水檢測儀，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測地下水位的高度、變化速率等指標(biāo)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至控制中心。一旦發(fā)現(xiàn)地下水位異常升高或降低，立即采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整，確保基坑施工的安全穩(wěn)定。

2.3" "布設(shè)鋼板樁

2.3.1" "鋼板樁布設(shè)位置

在安裝井點(diǎn)降水設(shè)備的上基礎(chǔ)上，采用鋼板樁作為臨時(shí)支護(hù)措施，對深基坑底部進(jìn)行支護(hù)。鋼板樁采用雙排布設(shè)方式，即在降水井與深基坑之間布設(shè)雙排拉爾森鋼板樁。每根拉爾森鋼板樁的長度為7.5～8.5m，間距設(shè)定為10～12m。鋼板樁的間距既可提高施工效率，又可確保結(jié)構(gòu)安全。鋼板樁支護(hù)位置示意如圖1所示。

2.3.2" "鋼板樁加固措施

在鋼板樁的頂部采用型號為HW300×300的寬翼緣H型鋼作為縱梁進(jìn)行加固[5]。這種型鋼縱梁具有優(yōu)異的承載性能，且通長布置貫穿整個(gè)鋼板樁結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)連續(xù)且穩(wěn)定的支撐體系。更為關(guān)鍵的是，型鋼縱梁之間通過自帶的鎖扣相互插接連接，這種連接方式不僅簡單快捷，而且能夠顯著增強(qiáng)整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

然而僅僅依靠拉爾森鋼板樁和型鋼縱梁，可能還不足以應(yīng)對某些復(fù)雜或嚴(yán)苛的施工環(huán)境[6]。為了進(jìn)一步加固該支護(hù)結(jié)構(gòu)，采用直徑為185mm、壁厚為110mm的鋼管對雙排拉爾森鋼板樁進(jìn)行支撐，鋼管之間的間距設(shè)定為450mm。鋼管的選用充分考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性需求，能夠在關(guān)鍵位置給雙排拉爾森鋼板樁提供強(qiáng)有力的支撐。

2.4" "旋挖成孔灌注樁支護(hù)施工

2.4.1" "旋挖鉆機(jī)選型

在布設(shè)鋼板樁的基礎(chǔ)上，使用旋挖成孔灌注樁對深基坑上部土體進(jìn)行支護(hù)。在深入考量深基坑地質(zhì)情況和特定的孔徑需求后，選用SR175-S型旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工。這款旋挖鉆機(jī)最大孔徑可達(dá)1500mm，最大孔深則能達(dá)到36m，充分滿足多種復(fù)雜土層條件下的施工需求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)孔徑為1.5m，孔深為20m，其成孔的截面積的計(jì)算公式為：

m=2πFW" " " " " " " " " （2）

式中：m表示孔截面積，F(xiàn)表示孔深，W表示孔徑。

2.4.2" "灌注樁施工方法

在灌注樁鉆孔過程中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測孔徑和孔深，及時(shí)調(diào)整旋挖鉆機(jī)的工作參數(shù)，可有效避免發(fā)生孔壁塌方現(xiàn)象，從而提升孔壁的穩(wěn)定性[7]。

鉆孔完成后，按照300kg/m3水泥、1200kg/m3骨料、1200kg/m3砂、150kg/m3水、4.5kg/m3減水劑、35.45kg/m3粉煤灰、82kg/m3礦粉的配合比，使用混凝土攪拌機(jī)拌制混凝土。將拌制好的混凝土使用混凝土泵灌注到樁孔內(nèi)，采用分層灌注方法，從樁孔的底部逐漸灌注到頂端。

對于較長的樁孔，采取分段灌注的方式，確保每一段的混凝土都能均勻分布。在灌注過程中，將每次灌注的高度嚴(yán)格控制在1.75～2.15m之間，以確保混凝土能夠充滿整個(gè)樁孔。

使用振動器對混凝土進(jìn)行振搗，這一步驟不僅可增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，還可確保混凝土在樁孔中的均勻分布。然后對支撐結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行澆筑，從而形成一個(gè)穩(wěn)定的支護(hù)體系。

2.4.3" "灌注樁質(zhì)量控制措施

為了避免灌注樁在混凝土灌注過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，須采取以下5項(xiàng)控制措施：

一是在混凝土中添加適量的防滲劑，這種防滲劑能夠有效提高混凝土的抗?jié)B性能，減少水分和水泥漿液的流失。

二是嚴(yán)格控制混凝土的灌注速度，將灌注速度控制在5m3/h之內(nèi)，避免過快或過慢的灌注導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫或空洞。

三是當(dāng)混凝土灌注到距離孔頂10mm左右時(shí)，停止灌注并對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

四是待灌注樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，使用鋼筋將灌注樁與拉爾森鋼板樁連接起來，使其形成一個(gè)完整的支撐體系。

五是設(shè)置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測深基坑支撐體系的狀態(tài)變化，以便及時(shí)反饋支撐體系的位移、變形等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確判斷支撐體系的安全狀況。一旦發(fā)現(xiàn)支撐體系出現(xiàn)異常變化可立即采取相應(yīng)的調(diào)整措施，確保樁體的質(zhì)量不受影響。

3" "施工效果檢驗(yàn)和分析

3.1" "檢驗(yàn)方法

深基坑支護(hù)的目的是控制基坑周圍巖土變形，在完成支護(hù)施工后，對該高層建筑地表沉降情況進(jìn)行檢測。根據(jù)《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ311—2013）規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，在深基坑施工過程中地表沉降不能超過50mm，將其作為該深基坑支護(hù)施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2" "檢測結(jié)果

在深基坑四周地表布設(shè)8個(gè)測點(diǎn)，將整個(gè)施工劃分為3個(gè)階段，統(tǒng)計(jì)每個(gè)施工階段各個(gè)測點(diǎn)沉降量平均值并予以記錄。該高層建筑地表沉降量檢測數(shù)據(jù)如表2所示。

3.3" "對檢測結(jié)果的分析

從表2所列檢測數(shù)據(jù)可以看出，在該高層建筑基礎(chǔ)施工過程中，在第2施工階段的地表沉降變形達(dá)到峰值，但是其沉降值均未超過最大允許限值，符合規(guī)范和技術(shù)要求。

由此可得出，該高層建筑深基坑支護(hù)效果良好，有效控制了基礎(chǔ)沉降，保證了高層建筑的穩(wěn)固，采取的施工技術(shù)具有良好的可靠性與可行性。

4" "結(jié)束語

經(jīng)過對深基坑支護(hù)施工技術(shù)的深入研究發(fā)現(xiàn)，這一領(lǐng)域不僅涉及土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)等多學(xué)科交叉知識，更需要在實(shí)踐中不斷探索、總結(jié)和創(chuàng)新。在深基坑支護(hù)施工技術(shù)的研究過程中，取得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和成果。這些成果不僅為深基坑施工提供了更為安全、高效的技術(shù)支持，也為建筑領(lǐng)域的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

然而也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，隨著建筑規(guī)模的逐漸擴(kuò)大和地下空間的充分利用，深基坑支護(hù)施工所面臨的問題和挑戰(zhàn)也將不斷出現(xiàn)。因此需要繼續(xù)加強(qiáng)對深基坑支護(hù)施工技術(shù)的研究，努力探索新的支護(hù)方法和支護(hù)材料，提高深基坑的施工效率和施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]" 蘇光，魏千惠.住宅建筑工程土建基礎(chǔ)施工中深基坑支護(hù)施工技術(shù)分析[J].居舍，2024（5）：35-38.

[2]" 李鵬，艾雪奎，沈康.寫字樓建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2023（24）： 112-114.

[3]" 涂超.建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)及施工要點(diǎn)探討：以某靠近河流的建筑工程為例[J].房地產(chǎn)世界， 2022（24）：146-148.

[4]" 劉軍林.深基坑支護(hù)施工技術(shù)在房建工程中的應(yīng)用研究：以某房建工程為例[J].房地產(chǎn)世界，2023 （21）：130-132.

[5]" 程周炳，閆艷艷，唐敏，等.建筑工程施工中深基坑支護(hù)施工技術(shù)管理研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2023，13（29）：177-180.

[6]" 張海龍.復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)在軟土地區(qū)深基坑支護(hù)施工中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2023（23）：112-115.

[7]""""" 李斯賢，宗俊.基于BIM技術(shù)的深基坑支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用及案例探討[J].中國建設(shè)信息化，2023（3）： 65-67.