高層建筑深基坑工程支護(hù)施工技術(shù)

武 平

（湖北荊門城建集團(tuán)有限公司，湖北 荊門 448000）

1 高層建筑深基坑工程支護(hù)施工技術(shù)類型

1.1 鋼板樁支護(hù)

鋼板樁支護(hù)是使用具備鉗口或鎖口的熱軋型鋼制作樁體，將若干數(shù)量鋼板樁依次在深基坑現(xiàn)場指定位置中打入，再按特定順序?qū)︿摪鍢扼w進(jìn)行連接處理，設(shè)置配套的支撐件或拉錨件，從而形成連續(xù)性基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)造型與U形鋼較為相似，但樁體寬度、埋深值較大。在房建工程深基坑施工期間，鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)將分擔(dān)基坑所承受的水土壓力，改善地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在深基坑施工結(jié)束后，將打入的鋼板樁按順序拔除，清理表面浮土，將樁體進(jìn)行多次使用。

在應(yīng)用鋼板樁支護(hù)技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程情況與工期要求，選擇搭建臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)或是永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)，合理選擇懸臂板樁、多錨板樁、單錨板樁等結(jié)構(gòu)形式；要求樁體平面結(jié)構(gòu)保持平齊狀態(tài)，盡量減小不規(guī)則轉(zhuǎn)角數(shù)量；在深基坑施工期間，禁止施工技術(shù)人員在支撐結(jié)構(gòu)上開展切割、電焊等操作；在打樁前后，檢查鋼板樁規(guī)格尺寸、樁身外觀質(zhì)量、樁身垂直度與打樁位置。

1.2 土釘墻支護(hù)

土釘墻支護(hù)是在天然土體結(jié)構(gòu)上打入若干數(shù)量的土釘、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，在表面均勻噴射混凝土，形成適當(dāng)厚度的混凝土面板。在混凝土凝結(jié)硬化后，土釘、鋼筋網(wǎng)與混凝土面板將組成類似重力擋墻的土釘墻體支護(hù)結(jié)構(gòu)，持續(xù)對墻后側(cè)土壓力進(jìn)行抵抗，確保深基坑開挖面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這項(xiàng)技術(shù)被用于加固基坑斜坡面，適用于黏性土地基或是含水豐富的粉細(xì)砂地基。在后續(xù)深基坑施工中，土釘墻中各處土釘體將會共同對土層產(chǎn)生作用，有效提高土體強(qiáng)度，形成土層穩(wěn)定性主動制約機(jī)制。同時(shí)，土釘墻在承受較大荷載時(shí)，并不會出現(xiàn)突發(fā)性塌滑等工程事故，可延遲邊坡塑形變形速度、抑制變形程度。土釘墻支護(hù)如圖1所示。

圖1 土釘墻支護(hù)示意

1.3 深層攪拌支護(hù)

深層攪拌支護(hù)是將混凝土、水泥等材料作為固化劑，施工人員操縱攪拌機(jī)對地基進(jìn)行強(qiáng)制加固，加入固化劑、噴漿，重復(fù)開展噴漿提升與攪拌下沉作業(yè)。土體顆粒與固化劑接觸后將產(chǎn)生一系列物化反應(yīng)，最終凝結(jié)固化為具有較高強(qiáng)度的整體性結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)技術(shù)主要適用于處理飽和性土地基問題，如黏土地基、淤泥質(zhì)土地基等。但是，由于最終所固結(jié)地基的抗拉強(qiáng)度提升幅度較小，并不適用于加固開挖深度超過7m的基坑。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)如下。

1）支護(hù)結(jié)構(gòu)簡單，無需設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，深基坑施工條件良好；直接向原土中加入固化劑強(qiáng)制攪拌即可，能最大程度利用原土。

2）基坑支護(hù)期間不會產(chǎn)生明顯的振動、噪聲，適用于城市區(qū)域的高層建筑工程。但是，需根據(jù)工程情況科學(xué)制定技術(shù)方案。例如，在采取深層水泥攪拌樁技術(shù)、處理地基承載性能較差的黏性土地基或粉性土地基時(shí)，需將水泥摻入量控制在16%～17%，提前開展水泥土配比試驗(yàn)，準(zhǔn)確計(jì)算外摻劑與水泥摻入量的最佳值。

1.4 柱列式灌注樁排樁支護(hù)

在深基坑施工現(xiàn)場中挖設(shè)若干數(shù)量與規(guī)格的樁孔，在孔內(nèi)澆筑混凝土漿體，凝結(jié)硬化成混凝土灌注樁。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場情況合理設(shè)定灌注樁布置形式，保持相鄰樁體等同的間隔距離，形成柱列式密排結(jié)構(gòu)。隨后，在樁體頂部澆筑適當(dāng)截面積的鋼筋混凝土帽梁，對帽梁進(jìn)行連接處理，對樁間、樁背區(qū)域開展高壓注漿作業(yè)，或設(shè)置旋噴樁、構(gòu)筑防水帷幕。可將單獨(dú)的混凝土灌注樁體形成整體性排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，且支護(hù)結(jié)構(gòu)具有良好的擋水性能。常見的排樁支護(hù)形式如圖2所示。

圖2 樁排列示意

1.5 土層錨桿支護(hù)

施工人員直接在未開挖的基坑土壁中鉆設(shè)孔洞，在洞內(nèi)依次放入鋼筋、鋼絲束、鋼絞線等材料，再灌注適量漿體。在漿體凝結(jié)硬化后，將形成具有良好抗拔性能與抗拉性能的錨桿體。將錨桿端部在基坑土層中進(jìn)行錨固處理，錨桿體另一端與周邊建筑物、構(gòu)筑物進(jìn)行連接，對錨桿施加預(yù)應(yīng)力。在深基坑施工過程中，構(gòu)筑物將通過錨桿體與基坑結(jié)構(gòu)共同承受水土壓力、風(fēng)荷載。在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，需嚴(yán)格遵循相關(guān)施工規(guī)范，明確設(shè)定各項(xiàng)施工參數(shù)。例如，需將錨桿上下排間距控制在3m及以上，將傾斜錨桿傾角大小控制在10°～45°，將錨桿上覆土厚度控制在4m以上，將錨固長度控制在5m以上。土層錨桿構(gòu)造如圖3所示。

圖3 土層錨桿構(gòu)造示意

2 高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用建議

2.1 搭建支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐

為保證深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及使用安全，避免支護(hù)結(jié)構(gòu)在受到外力碰撞、承受較大荷載時(shí)出現(xiàn)傾斜滑塌問題，技術(shù)人員可選擇搭建配套的內(nèi)支撐體系，將內(nèi)支撐體與支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。在搭建支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程情況選擇搭建內(nèi)支撐體系。例如，在采取墻式、樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須搭建配套的內(nèi)支撐體系，盡量搭設(shè)超靜定內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系，確保體系具有較大剛度，同時(shí)滿足承載力與變形要求。選用內(nèi)支撐體系應(yīng)遵循從實(shí)際出發(fā)、經(jīng)濟(jì)適宜、安全性原則。為保證施工安全，需要遵循“先撐后挖”原則，在內(nèi)支撐體系搭建完畢后，再開展深基坑開挖作業(yè)。

2.2 應(yīng)用基坑支護(hù)監(jiān)測技術(shù)

在深基坑工程施工階段，由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、外部施工環(huán)境處于動態(tài)變化狀態(tài)，因此將會持續(xù)產(chǎn)生新的變量因素，從而引發(fā)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、基坑塌滑等工程事故，破壞施工成果，造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，為保障深基坑施工安全，有效處理各項(xiàng)施工問題，必須應(yīng)用基坑支護(hù)監(jiān)測技術(shù)，持續(xù)對深基坑工程施工情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用情況進(jìn)行監(jiān)測，具體監(jiān)測項(xiàng)目包括水平位移監(jiān)測、土壓力與孔隙水壓力監(jiān)測、錨桿拉力監(jiān)測、裂縫監(jiān)測、傾斜監(jiān)測等。監(jiān)測到異常施工現(xiàn)象，要及時(shí)采取處理措施，在必要情況下組織人員和設(shè)備退場。

2.3 應(yīng)用組合支護(hù)技術(shù)

根據(jù)深基坑工程實(shí)際施工情況，各項(xiàng)基坑支護(hù)技術(shù)均存在應(yīng)用局限性，單項(xiàng)支護(hù)技術(shù)很難滿足較為嚴(yán)格的深基坑工程支護(hù)要求與施工需求，存在極大的安全隱患。因此，根據(jù)工程特征與現(xiàn)場情況，技術(shù)人員可選擇采取組合支護(hù)技術(shù)，充分發(fā)揮各項(xiàng)支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢，以此突破技術(shù)應(yīng)用的局限性。例如，在某高層房建工程中，建筑層數(shù)為23層，總高度為84.50m，地下結(jié)構(gòu)為2層，將基坑開挖深度設(shè)定為10.50m。考慮到地基下方分布著由卵石、粉質(zhì)黏土等組成的沖洪積層，可選擇采取雙排深層攪拌支護(hù)、護(hù)坡樁支護(hù)、土釘墻支護(hù)等組合技術(shù)，構(gòu)建復(fù)合地基結(jié)構(gòu)。其中，采取雙排深層攪拌支護(hù)技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)與相鄰建筑體相鄰部位開展隔水作業(yè)，在基坑上部位置搭建土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑下部位置搭建鋼筋混凝土灌注懸臂支護(hù)樁，將樁體嵌入深度控制在6.80m，樁長設(shè)定為3.00m，樁徑為0.50m，相鄰樁體間隔距離為0.35m。

2.4 深基坑防水止水處理

在深基坑工程施工中，基坑結(jié)構(gòu)受到地表水、地下水的滲透影響，導(dǎo)致基坑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降、土體松脹，增加了基坑滑塌、邊坡滑石等工程事故的發(fā)生幾率，不利于基坑開挖等施工作業(yè)的開展。因此，需要做好深基坑防水止水處理工作，最大程度地降低滲透水與坑內(nèi)積水對深基坑支護(hù)效果造成的影響，預(yù)防發(fā)生邊坡滑落等施工問題。例如，施工人員定期使用水泵抽除坑內(nèi)積水、在施工現(xiàn)場設(shè)置盲水溝和截水溝等排水設(shè)施。出現(xiàn)坑底突涌水問題時(shí)，要快速抽除基坑內(nèi)積水，對滲水部位進(jìn)行封堵處理。待基坑恢復(fù)干燥狀態(tài)后，再開展后續(xù)施工作業(yè)。同時(shí)，在施工條件允許前提下，盡可能選擇在枯水季節(jié)開展深基坑支護(hù)作業(yè)。

2.5 合理選擇支護(hù)技術(shù)類型

不同類型基坑支護(hù)技術(shù)的適用范圍存在差異，技術(shù)人員必須結(jié)合工程特征與現(xiàn)場情況，合理選擇支護(hù)技術(shù)類型。例如，板樁支護(hù)技術(shù)適用于開挖深度15m以內(nèi)、地下水位較高、淤泥質(zhì)土地基的工程項(xiàng)目中；土釘墻支護(hù)技術(shù)適用于開挖深度15m以內(nèi)、現(xiàn)場不具備放坡條件的工程項(xiàng)目；懸臂式組合排樁技術(shù)適用于開挖深度在10m以內(nèi)、不具備放坡條件且樁間土不穩(wěn)定的工程項(xiàng)目。

3 結(jié)語

深基坑工程是高層建筑工程的基礎(chǔ)，對于工程整體質(zhì)量具有決定性影響。深基坑具有一定的施工風(fēng)險(xiǎn)，為保證施工安全，必須根據(jù)工程情況靈活運(yùn)用深基坑支護(hù)技術(shù)，科學(xué)制定技術(shù)方案，避免深基坑周邊的土質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生偏移，保證高層建筑工程的整體施工質(zhì)量和安全性。