高層建筑深基坑施工技術及質量安全控制探討

李偉鋒

摘 要：文章首先探討了深基坑支護施工在高層建筑工程中的重要意義，闡明了深基坑支護施工的必要性；其次分別介紹了錨桿支護技術、混凝土灌注樁技術、排水施工技術等深基坑施工常用技術；然后關于國內施工單位普遍存在的質量問題做了一一說明，比如實際受力偏差以及結構設計偏差、基坑開挖未進行充分考慮、設計方案缺乏可行性等；最后對此提出了幾點控制措施，比如采用最合理的支護措施、加強深基坑保護、管理原材料、深化施工管理等。

關鍵詞：高層建筑；深基坑施工技術；質量安全控制

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）20-0140-03

高層建筑在我國各大城市遍地開花，在樓層越來越高的同時，人們更多地開始將注意力放在建筑物安全性問題上，而不是驚嘆它的高大和壯觀。

關于安全性問題，高層建筑深基坑施工技術可為建筑物安全性保駕護航，理論上如此，但在實際施工過程中，還是暴露出諸多問題，無論是國內，還是國外，在某些安全性問題上存在共性，而且尚未得到有效解決。

筆者現根據多年實踐經驗，以國內高層建筑深基坑施工的現狀做一個總的說明，以提醒廣大高層建筑深基坑施工人員充分意識到質量安全的重要性，同時希望筆者在下文中提出的幾點控制措施有一定的參考價值。

1 深基坑支護施工在高層建筑工程中的重要意義

深基坑支護的區域是隨高層建筑數目增多而擴大的。以當下的形式來看，基坑形式改變，深基坑支護也會隨之改變，從而造成深基坑支護的多樣化。再加上深基坑施工在整個建筑工程中施工周期長，施工規模大，由此產生的結果是投資成本會相應增大。

深基坑內環境復雜，給施工帶來了巨大的難度，對施工人員來說也多有不變，因此深基坑支護才得以應用。深基坑最容易出現的現象是邊坡塌陷，在建筑工程中實施深基坑支護是為了維持邊坡的穩定性。以免土層塌陷對施工造成巨大干擾。在多雨季節，深基坑內蓄滿了水源，此時出現深基坑土層坍塌的可能性較大，因此在做好深基坑支護的前提下，還要通過排水截水等方法將深基坑內的水源盡快排出，直至水位線在深基坑施工范圍以下。

2 高層建筑深基坑支護施工技術

2.1 錨桿支護技術

錨桿支護技術（Boltsupportingtechnology）是在深基坑支護施工中應用較為頻繁的一種技術。錨桿支護技術通過在深基坑墻面進行鉆孔或在基坑立壁土層進行鉆孔，然后在已鉆好的孔中加入鋼索等抗拉材料，最后在灌注漿的作用下做好固定處理，使之產生抗拉力極強的錨桿，以此來提升基坑支護抗拉力，保障深基坑土層的穩定性。

采用擴孔式錨索加筋高壓旋噴水泥土樁錨施工，樁錨應通過可拆卸的方式將帶有錨筋的錨桿鉆頭裝配到鉆桿的前段，一邊通過旋轉上述鉆桿，在土體中進行鉆孔，一邊將錨桿鉆頭帶入土體，直至設計深度，將上述鉆桿前段與鉆頭拆開，通過鉆桿的中空通道向孔壁高壓旋噴注漿，形成從底到上Φ300水泥土串葫蘆狀錨固體。錨索材料采用強度等級≥ 1860 MPa的預應力鋼鉸線。

2.1.1 基本實驗

擴孔錨索施工前，應選擇不同典型巖層分三組，各進行不少于3根錨索抗拔力現場試驗，以確定巖層摩阻力及錨索承載力。試驗時間為錨固漿體成型后28 d。錨索基本試驗結果用于調整設計方案、確定施工工藝及施工參數。

2.1.2 成 孔

①鉆機就位開孔時，應由技術人員進行位置、垂直度復核，滿足設計要求，且確認后方可鉆孔。

②鉆孔中所遇到的土層應作適當的描述。鉆孔的長度應不小于設計長度但也不大于設計長度500 mm，鉆孔到位后穩鉆3～5 min，防止孔底尖滅。

擴孔式錨索的成孔過程中，必須對其成孔的各巖土層分布進行詳細編錄，一旦發現與設計條件不同，應及時通知設計人員進行變更。

2.1.3 桿體制作、安放

①擴孔式錨索系統的現場安裝，應在生產廠家或專業技術人員的技術監督下進行，所有參加錨索制作和張拉的人員必須經過相應的專業培訓。

②桿材材料制作前應清除表面油污及銹膜，鋼絞線嚴禁有接頭，嚴禁使用焊槍斷料。

③錨索制作采用魚雷式鉆頭與三股鋼絞線采用擠壓套連接成型。

2.1.4 注 漿

①擴孔式錨索注漿時填土中樁錨噴射壓力為5～8 MPa，淤泥等粘土中噴射壓力為15～20 MPa，鉆桿退至孔口3 m范圍內應減壓至5 MPa以下。擴孔式錨索形成從底到上Φ 300水泥土串葫蘆狀錨固體，擴大頭采用四次復噴，擴大頭每延米水泥用量約為300～350 kg/m。

2.1.5 錨索張拉鎖定

張拉鎖定宜在錨固體和冠梁及腰梁強度達到設計強度80%后進行，錨具為OVM15-3錨具，張拉應隔根跳開進行。由于錨固工程主體為地下隱蔽工程，且工程質量與施工技術密切相關，要求嚴格按照有關錨固工程施工與驗收技術規范和質量檢驗評定標準進行，確保邊坡穩定和結構安全。

2.2 混凝土灌注樁技術

鉆孔灌樁是混凝土灌注樁技術施工最常用的手段，通常情況下采取如下操作：

首先，要對鉆孔的確切地點進行確認，隨之清除鉆孔場地，以保障鉆孔有效性；

其次，在指定位置放置鉆孔機，同時為下一到工序準備所需的泥漿；

然后，掌控樁孔深度以及孔徑后，鉆孔開始；

最后，鉆孔完畢后，將樁孔內的雜物清除出去，并在樁空內吊放鋼筋籠，此后澆筑混凝土。

值得注意的是：

①鉆孔過程找那個要控制鉆孔速率，防止鉆孔速率過快導致孔壁受損；

②吊放鋼筋籠要在定位環安裝完畢后，并控制吊放速率，在吊放過程中，出現任何阻礙吊放的情況，不得強行吊放，應在鋼筋籠調整至合理位置后再行吊放；

③混凝土澆筑時要采用導管法澆筑，而且要保持連續澆筑，這樣澆筑的混凝土強度才達到施工要求。

2.3 降水及排水施工技術

降水及排水施工的目的是解決深基坑內蓄積的水源造成的安全隱患。因此排水要確保地下水位線在施工區域以下，以免水位線過高而影響工程正常施工。此時處理好深基坑內的積水十分必要。進入支護工程前要確認地下水流量屬于較小的情況，若地下水流量大，必須采取措施確保地下水位線在施工區域以下，方可施工。

降水及排水要注意以下事項：

①要合理設置截水溝減少地表水流入基坑。

②降水井應在土方開挖前施工到位。基坑開挖前15 d，要啟動降水系統進行整體降水，降水至地下室施工完成后方可停止降水。

③基坑內地下水位降至坑底0.5 m以下，方可進行土方開挖。

④降水時對于在抽水影響半徑范圍內需要保護的周邊建筑物及地下管線等應建立好標高觀測系統，并做好應急措施。

⑤井點供電系統應采取雙線路，防止中途停電或發生其他故障，影響排水，要求有備用發電機組，以防止突然停電造成流砂、管涌等現象導致基坑整體失穩破壞。

⑥水泵在運行時應經常觀測水位變化情況，檢查電纜線是否和井壁相碰，以防磨損后水沿電纜芯滲入電動機內。同時，還必須定期檢查密封的可靠性，以保證正常運轉。

⑦當遇汛期或局部超挖深（電梯井處）時，該降水方案不能滿足施工要求時，可局部增設深井降水或輕型井點降水輔助降水。

⑧降水效果應及時反饋給設計單位，便于設計依照現場施工情況調整降水井數量及位置。

⑨降水井抽水過程中，必須經常對四周環境進行觀測，若發現異常情況，及時與有關單位進行協商，共同及時解決。

3 高層建筑深基坑支護施工技術質量

3.1 實際受力偏差以及結構設計偏差

無論是國內，還是國外都普遍存在實際受力偏差以及結構設計偏差。其原因在于國內外尚未找到關于深基坑支護結構設計的有效計算方法。以國內為例，庫倫理論時計算土方壓力時最常用的方法，而支護樁的計算通常選擇等值梁法。通過此方法獲得的計算結果與實際情況相比，差距甚遠。而且國內在土層取樣方面明顯有較大的隨機性，在未充分理解土層的實際結構的情況下，貿然進行深基坑支護結構設計也是常有之事。

3.2 基坑開挖未進行充分考慮

對細長條基坑而言，深基坑出現位移形變，并且在水平上出現中間位移過大，而兩邊位移較小。這種情況基本與實際情況一致。但并非所有的基坑都按此要點來進行開挖，不同的基坑，其開挖要求也有所差別。就拿以上要求來說，明顯與方形（包含長方形）基坑的開挖要求不符。但國內大多數施工單位在進行基坑開挖時并未對此進行充分考慮。正確的做法是調整支護結構。

3.3 設計方案缺乏可行性

設計方案與實際施工要求有出入在高層建筑深基坑施工中也時有發生。一般情況下，在設計方案內要詳細注明挖土需要注意的事項以及支護程序，這樣設計的原因在于避免出現支護變形。國內大多數施工單位在方案設計時，并未予以注明，導致在施工過程中支護出現嚴重變形。

4 高層建筑深基坑支護施工技術質量安全控制措施

4.1 采用最合理的支護措施

重力式、懸臂式和混合式是三種最常用的深基坑支護方法。重力式可確保土層即便在多種壓力的壓迫下依然保持穩定；而懸臂式可通過巖層對土層起到維持穩定的作用，但該種方式受施工環境的制約，僅在土質優良情況下，開展淺層開挖時選擇最好；若選擇混合式，就需要用到錨桿來支護。通常我們會在錨桿機上噴射混凝土面層，這樣做的目的是保障各錨桿機互相支撐，從而起到穩定效果。

4.2 管理原材料

從某種程度上來講，工程項目質量與原材料質量優劣息息相關。首先要做好原材料的采購工作，把好材料采購關，嚴禁采購低等、偽劣產品。原材料進入施工現場前要做好檢查工作，包括產品合格證，是否與施工要求一致等。

抽檢原材料的質量，任何不合格材料一經發現，立即清除，并且責問當事人責任。對抽檢合格的原材料要做好妥善保管，按照原材料的類別分類管理，委派專業人士保障原材料的安全，以免丟失或損害。

4.3 加強深基坑保護

地面水容易在基坑深度1～2倍區域出現裂縫的情況下，深入縫內從而降低土質強度，造成支護結構出現位移，最終導致土層坍塌。出現以上情況時，應立即堵塞裂縫，同時做好地面水的排出工作。

4.4 深化施工管理

所有參與施工管理的人員必須具備豐富的管理經驗，而且要具備一定的管理水平。對整個工程施工流程有充分的認識，熟悉所有施工環節。

施工管理人員還要擁有良好的道德情操和責任意識，不得做出任何有違施工安全的行為。要起到監督施工人員操作的作用，保障施工操作正常而有序地進行。

5 結 語

對高層建筑而言，深基坑施工尤為重要。建筑樓層越高，人們對其安全性的考量越嚴苛，因而在深基坑施工方面，施工安全屬于重中之重。為確保高層建筑施工質量得到有效保障，在深基坑施工期間，深化質量管理才可能真正避免安全事故的發生。提升管理人員的責任意識，加強管理力度，為施工安全性提供保障，消除安全隱患，減少安全事故的發生率，也只有這樣，施工單位才可能在競爭日益激烈的市場大環境下占有一席之地，才有可能為未來的發展打開一片新的天地。

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