高層建筑深基坑支護施工技術控制分析

陳云英

(四川省第三建筑工程公司, 四川成都 610000)

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高層建筑深基坑支護施工技術控制分析

陳云英

(四川省第三建筑工程公司, 四川成都 610000)

隨著我國高層建筑不斷增多，基坑工程正向大深度、大面積、技術含量高、施工難度大的方向發展。在密集的建筑群中施工，常受到場地、鄰近建筑物、地下管線的影響。基坑的開挖則會對地下結構的穩定性及周圍構筑物造成不利影響。科學合理地制定和選擇適合的支護方案對保證施工安全具有非常重要的意義。文章以楓丹中心工程項目為例，提出了樁錨支護的解決方案，對錨桿支護在基坑開挖中的應用進行分析，對類似高層建筑工程的施工具有一定的借鑒意義。

高層建筑；基坑支護；技術控制；要點分析

1　工程概況

楓丹中心工程，位于成都市天府大道旁成都市南部副中心科技創業中心3號樓西側約40 m，建筑面積133 574 m2，基底面積9 046 m2，建筑總高度108 m。B座酒店式辦公、住宅地上31層，A座辦公樓地上23層、裙房部分地上3層，高18.20 m，地下3層地下室，基坑開挖深度14.30 m和15.70 m(塔樓)。工程等級為一級的綜合樓。

2　基坑的基本地質條件分析

根據地勘報告，場地上覆第四系人工填土(Q4ml)，其下由第四系上更新統沖洪積(Q3al+pl)成因的黏土、粉質黏土、粉土、細砂及卵石組成,下伏白堊系上統灌口組泥巖(K2g)。場地地下水類型為填土中的上層滯水、砂卵石層中的孔隙潛水和賦存于基巖中的裂隙水。其中孔隙潛水是本場地主要的地下水類型，其水位埋藏較淺，水量豐富，對本工程基礎設計和施工影響較大。

2.1深基坑支護施工重點及難點

2.1.1四周環境復雜

該項目位于成都市高新區，緊鄰市政府辦公樓。另外，東側地鐵及北側地下高壓電力隧道對本基坑支護工程的實施形成較大制約。

2.1.2地層分布復雜

場地地基土中黏土層、含卵石黏土層及全風化泥巖層的工程地質特性比較復雜，具有弱膨脹性和收縮性，受環境影響較大，受水的影響也較為顯著。另外，泥夾卵石層因卵石未形成骨架，其力學性質取決于黏土的性質，甚至在水理性質滲透性上比成都黏土更差，對支護設計安全性要求很高。

2.1.3工期緊、工程量大

基坑工程涉及大面積的開挖，通常會增加基坑支護的工程量。如果工期拖延，極可能出現預判以外的不良影響，也不利于保護周圍環境，因此在施工過程中應嚴格控制工期，力爭質量與工期齊頭并進。

3　深基坑支護方案

該工程采用樁錨支護。支護樁為旋挖樁，錨索為預應力錨索，樁頂設置冠梁，樁間采用掛鋼筋網片噴射混凝土護壁。場地東側支護樁樁徑D1 200 mm，樁芯距2 050 mm；其余區域支護樁直徑D1 000 mm，樁芯距3 000 mm。場地東側采用可回收式錨索(圖1)。

圖1　樁錨支護結構剖面

4　深基坑支護施工技術控制要點

4.1基坑支護材料控制要點

(1)樁身及冠梁混凝土材料：C25混凝土；鋼筋：A8、A10、B14、B20、B22；

(2)鋼筋加工：鋼筋綁扎材料采取火燒絲，綁扎搭接長度、搭接接頭面積百分率按規范執行；焊接采用手工電弧及閃光對焊，焊接接頭型式、接頭面積百分率、焊條類型等按規范執行；

(3)錨桿桿體材料：單根7×A5直徑為15.2 mm(東側回收錨桿采用7×A5直徑為12.7 mm)單根的低松弛鋼絞線(fptk=1 860 MPa);

(4)錨桿注漿：水灰比W∶C=0.50(重量比)素水泥漿；水泥使用普通硅酸鹽水泥，強度不宜低于M25；漿體材料28 d的無側限抗壓強度不低于25 MPa。

4.2護坡樁施工控制要點

(1)作業條件。清理場地周圍環境，了解場地附近地下管線的情況；熟悉施工設計圖紙；設置定位點及高程水準點等。

(2)制備泥漿。泥漿系統需在施工進行前布置完善，配備排水清渣設施；泥漿的質量是影響鉆孔質量的關鍵因素，必須由專門的技術人員按照設計要求來配制，保證其性能滿足：黏度不能超過16～22 s且含砂量控制在4 %以內。

(3)成孔施工。嚴格控制鉆頭的直徑；每次進鉆深度不能超過50 cm，緩慢提鉆，同時向孔內補充護壁泥漿；針對不同土層結構及時更換鉆頭，例如土層選用挖泥鉆頭，砂層使用撈砂鉆頭；鉆孔完成經驗收合格后方可進行后續工序。

(4)鋼筋籠制作與安裝。材料經過檢驗合格后方可進入現場，加勁箍后的搭接雙面焊操作應滿足焊接工藝及精度要求；其次應該保證鋼筋籠的幾何尺寸符合要求，鉛垂指標好，不會發生扭轉與彎曲的情形。鋼筋的周圍應該留有保護層厚度，四周保護層厚度應保持一致，以保證鋼筋籠的垂直度。

鋼筋籠運至鉆孔后，使用垂直吊裝。為了防止其出現變形，設置2個吊點進行吊裝，吊裝下放速度必須勻速且保證垂直；鋼筋籠尖錐鉆進混凝土之后，要保證緩慢進行，當無法自主向下運行時，在振動錘的作用下，根據實際的下放情況，調整好鋼筋籠體的下放節奏。

(5)混凝土灌注。作為混凝土灌注的重要指標，嚴格控制初灌量，保證在初灌后導管的埋深不得低于1 m；每次灌注后及時計算導管的埋置深度，并進行拆卸，保證導管的埋設深度在2 m以上；為保證質量，灌注操作應一次性連續完成，中間不可停頓。

灌注快到頂部時，以最頂部的混凝土的效果為前提，要把實際的灌注厚度高過樁頂 0.5 m 以確保安全性。

4.3錨索施工控制要點

根據場地環境、鉆孔深度、鉆孔地點和經濟性等因素對鉆孔機械和工藝進行適當選取。對含水量接近或大于塑限的土層打設短錨索，盡可能選取人工洛陽鏟；而對于含水量較小的土層中的錨索，從成本角度考慮，則盡量考慮普通螺旋鉆進；針對松軟地層和硬度系數高的砂卵石層等，為保證施工質量、加快作業進程的情況下應選取套管鉆進工藝。

(1)孔底保留一段合理距離。在完成錨索鉆孔后，在孔內放入注漿管和錨索，注漿管最里端應與孔底留有一段距離，如 50～100 mm，以確保孔底返漿的良好效果。

(2)一次注漿：注漿工作應在桿體位置調整好時通過之前放置好的注漿管開始返漿操作，一次注漿可以停止的標志是，當注漿管的外露端有漿體流出。

(3)補漿：進行一次注漿之后，因為孔內土層滲透系數大，使孔內水泥漿充盈度不足，這個時候應該在第一次注漿發生初凝之前操作此步驟。

(4)二次壓漿：為進一步提高錨索與周圍水泥漿及土體的錨固強度，實現錨固段受力狀態的連續、均勻，通常選擇在進行補漿操作后的三至四個小時內，利用高壓再次將水泥漿推送到孔內，本次操作要持續到有流動的漿液從已經完成凝結的孔口外流。

(5)張拉：注漿后，在水泥(砂)漿強度達到設計強度時，方可進行錨索張拉，錨索張拉工作沿支護樁逐段進行，以保證支護樁受力均勻，錨索張拉按相關規范執行。注意預應力筋張拉時，必須有安全措施，預應力筋的正面嚴禁站人。

4.4冠梁施工控制要點

(1)施工縫的設置。考慮到轉角的特殊性，在該位置及其周圍15 m的地方均不得留有施工縫，特殊情況下，嚴格按照規范處理。

(2)放線。放線應該按照圖紙，準確操作；開挖后還應進行定位監測。

(3)基槽土質檢查。基槽開挖完成后，槽周圍土質進行檢查，土質較弱時，應進行墊層加固，必要時可使用早強劑。

(4)鋼筋施工。安裝前，確保鋼筋尺寸達到設計要求且外表沒有損傷；鋼筋的焊接應的質量應滿足國家相關規范；雨天焊接時，應采取相關保護措施，以保證焊接質量。

(5)模板。該工序也是保證支護體系穩定性的關鍵因素。所有模板均應涂刷脫膜劑；模板的連接處盡量保持緊密，縫隙較大位置，可采用密封膠條進行處理；混凝土澆筑前，在模板上噴灑少許水分，避免澆筑過程中出現表面缺陷。

(6)混凝土澆筑。振搗時，按照“快插慢拔”的原則，采用斜向方式進行；澆筑過程不能間斷，一次性完成，并應做好相應的養護工作，并使用激光水平儀檢查其水平程度，控制其高低差值不超過10 mm，超出部分做磨平處理。

4.5土方開挖施工要點

(1)土方開挖分區分層進行見圖2。該工程由于施工工期較緊、土方量較大且全部土方需運出場外，從總體施工進度安排來看，需要土石方開挖、護壁樁施工、樁間護壁和樁錨索施工同步交叉進行，要求土方開挖至基底后分區移交場地給后續工作。開挖中穿插基坑支護。在基坑土方開挖過程中，相鄰土方高差不大于3 m。

圖2　土方分層開挖示意

(2)土方開挖應充分了解周邊各有關道路、管線等設施的保護要求，實際開挖過程中，應充分重視基坑監測數據，并及時根據監測數據調整施工流程或方案。在正式施工前，應由施工方會同業主、設計、監測、監理及各有關分包單位對各種可能發生的情況進行預估和對策分析，制訂詳細、可行的施工應急措施和方案。

(3)設置臨時汽車行走道路。由于工程所在場地表層雜填土層中含有一定的水，挖開之后自卸翻斗車的行走將會受到影響(特別是坡道)，因此在上下基坑的坡道上設置臨時汽車行走道路。道路做法為(由下到上)：石屑加干性土400 mm厚；卵石100 mm厚；局部采用鋼板鋪墊，剩余土體待深基礎施工完后挖除。

(4)設置臨時排水溝。在土石方開挖過程中，基坑內會匯集地下水和地表水，需設置臨時排水溝明溝(300 mm×250 mm)臨時排水和集水坑，采用潛水泵抽到雨水井。

(5)跟蹤測量控制標高和邊界。為保證土石方不超挖和欠挖，在接近基坑設計底標高時需跟蹤測量控制標高和邊界。保證土石方開挖的準確。

(6)根據設計標高作好清土工作。為保護支護樁體，坑底邊支護樁處余土必須采用人工開挖。旋挖樁需養護28 d齡期，并待混凝土達設計強度后方可進行開挖。機械開挖過程中要隨時注意挖機不要過度碰觸支護樁樁體。

(7)挖土方案。具體的挖土方案需經基坑設計人員認可。開挖時，要預防土體應力釋放過快導致支護樁位移破壞，現場人員損傷和機械損壞等工程事故。

(8)環保要求。該工程除在現場出入口設置洗車槽外，還配備一臺灑水車，離開現場的車輛要沖洗干凈后才能出施工現場，在自卸車行走的范圍內，安排人員清掃落地泥土，并用灑水車早晚各灑水一次，出口設置洗車槽。

4.6其他要點

4.6.1人員培訓

首先，施工人員在進行操作施工以前應仔細核對施工設計圖紙；其次，技術人員應熟練掌握本專業的知識和熟練的技能，能應對施工過程中出現的問題，并能迅速及時提出解決方案；最后是定期組織考核，對于考核合格者頒發證書，持證上崗，另外施工人員應熟悉安全施工章程，掌握突發事件的應急方案等。

4.6.2設監測點

嚴格按照設計方案布設監測點。全過程進行監控，達到報警值時，應及時通知設計人員進行分析，采用措施處理。

4.6.3水位監測

采用坑外回灌井進行補水，保證坑外水位平衡，防止坑內大量降水造成周邊變形。

4.6.4證據保全。

建設單位應委托具有相應資質的第三方單位進行基坑監測和周邊道路，建筑物變形初始數據及相應影像資料收集，做好證據保全，變形控制標準如表1所示。

4.6.5動態監控。

考慮到設計采用的理論與實際現場施工有所差異，因此應根據量測數據及時進行修正，進行動態設計，實現信息化施工。通過分析現場量測數據，獲取圍巖以及支護結構的穩定性情況，并分析施工過程對周圍環境造成的影響，從而更加準確地對支護結構的變形情況進行監測，為施工提供有效數據，對于指導施工、提高施工效率有著重要作用。

表1　監測項目變形控制標準　mm

5　結束語

高層建筑深基坑支護工程作為一項系統性的工程，是建筑工程施工中不可缺少的重要組成部分，其臨時性的特點使得荷載、強度、變形、防滲、耐久性等方面的安全儲備相對較小。基坑施工質量直接影響建筑工程整體質量及使用壽命，也直接關系著建筑物和施工安全。舉例工程基坑工程面積較大、地層離散性大、施工周期長以及地下水豐富等特點，對土方開挖、護樁施工、錨索施工、冠梁施工等施工過程的重點、難點采取技術控制措施，并嚴格按照施工方案和程序進行施工，注重加強施工與監測同步推進的有效措施，確保了基坑支護工程的質量、安全和工期。該工程榮獲省、市結構優質工程獎和省標準化文明工地，并取得了較好的經濟效益。

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[定稿日期]2016-06-28