高層建筑在深基坑施工中的常見問題研析討論

王紅方

北京城建安裝集團有限公司 北京 100000

現代工程建設模式下，高層建筑的體量規模不斷擴大，這對于建筑基礎的穩定性提出了較高的要求。深基坑施工是建筑基礎施工的關鍵內容，通常將開挖深度超過5m，或者深度不足5m、但是地質條件、周圍環境以及地下管線特別復雜的工程稱為深基坑工程。深基坑施工質量對于高層建筑整體質量具有較大影響，在建筑項目基礎施工階段，應嚴格控制深基坑施工技術應用，防范并處理深基坑施工常見問題，以此來增強建筑基礎整體承載能力，保證建筑結構整體的穩定性、安全性。

1 基于高層建筑的深基坑施工特征

作為高層建筑施工中一項復雜的系統性工程，深基坑施工包含基坑開挖、支護、降排水等諸內容，這些施工內容直接關系著建筑基礎的承載能力，影響著建筑結構的穩定性和安全性。從施工過程來看，高層建筑深基坑施工具有區域性、復雜性和專業性的特征。一方面，當高層建筑施工區域不同時，其深基坑施工的條件也有較大差異，故而在深基坑施工初期階段，就必須通過測量工作掌握工程建設區域土壤成分、地質結構的復雜程度，結合工程建設區域實際情況調整深基坑施工方法，保證深基坑施工工藝與地質環境的匹配性。另一方面，深基坑施工的復雜性表現在施工人員不僅需要考慮基坑開挖工作，而且需要對基坑支護、降排水施工等內容進行有效控制，同時在深基坑施工中還需要考慮具體施工內容對周邊建筑、管線等因素的影響，施工過程綜合性、復雜性特征突出。另外，保證深基坑施工專業性是高層建筑工程項目建設的內在要求，即針對復雜的工況環境和較多施工內容，施工人員需要在結構工程知識、土力學理論的基礎上，融合使用測試技術、計算技術、施工技術及施工機械等手段，靈活化的調整施工技術和路線方案，并標準化地完成深基坑施工，以此來提升深基坑承載能力，滿足工程項目建設的實際需要[1]。

2 高層建筑深基坑施工內容及技術要點

2.1 基坑開挖

深基坑開挖施工初期階段，先應按照設計要求系統化的開展地質勘察工作，在地質勘察中，除掌握深基坑施工區域的地質、水文情況外，還應校核深基坑的平面尺寸和基底標高，此外通過初期勘察工作，施工人員還需要了解深基坑開挖周圍區域地下管線、構筑物的布局情況，最后再結合勘察結構設計土方開挖施工方案，分層分段地進行深基坑開挖施工。

在現階段的深基坑土方開挖施工中，臺階法是較為常用的一種施工技術，該工藝下，施工人員會通過長臂挖機線挖中間段，然后由中線向兩側開挖。在具體的土方開挖操作中，應嚴格按照設計要求控制挖土的標高，通常高層建筑深基坑的挖土誤差需保持在20mm以內。基于這一要求，即將挖土到設計標高時，應將標高移入槽底，然后撒上白石灰點，以此來幫助挖機操作人員準確控制挖土深度。另外當高層建筑深基坑項目位于城市中心地帶時，其基坑邊緣部位往往不具備堆放挖土的條件，此時應通過坡道出土的方式將挖土運輸到固定點堆放，以此來實現施工內容與施工環境的有機統一。

2.2 基坑降水

現階段，建筑工程項目施工環境愈發復雜，在高層建筑施工中，一些項目施工區域中的土層含水率較高，這要求在深基坑施工中還應規范做好降水工作。常用的深基坑降水包含明排降水、堵截治水、井點降水三種形式。其中明排降水先需要設置排水明溝，然后結合降水規模設置水泵，以此來將基坑的積水排至坑外。基坑降水施工中，明排降水的重點在于嚴格控制底層環境，避免施工區域出現流砂、流土、潛蝕、淘空、塌陷等問題。堵截治水是通過排水夾心墻來完成排水的，該方法能實現基坑快速降排水和建筑物結構穩定性的有機統一。另外，井點降水在高層建筑深基坑施工中也有廣泛應用，其多用于開挖深度較大、地下水位較高、土質較差的深基坑工程。在井點降水中，施工人員需要設置垂直的井點，通過井點抽排的方式進行降水，該降水模式下，既要合理控制降水材料的規格、連接方式，又要做好降水井孔位的系統管理，保證降水的安全性、效率性，此外應規范安裝井管，為排水工作開展創造有利條件。

2.3 基坑支護

基坑支護是深基坑項目施工的重要內容，其直接關系著基坑結構整體的穩定性，對于基坑施工安全具有深刻影響。目前，高層建筑深基坑支護施工方式多樣，除土層錨桿支護、土釘支護外，地下連續墻支護也是深基坑支護的重要形式。其中在土層錨桿支護中，施工人員應按個按照施工準備、成孔、拉桿安裝、灌注、張拉鎖定的順序完成施工，同時應重視土層錨桿關鍵指標的控制。如在土層錨桿成孔中，成孔水壓一般控制在0.15～0.30MPa，同時土層錨桿注漿管距孔底應保持在50～100mm，另外在錨桿張拉時，要求開始張拉強度為砂漿設計強度70～80%。土釘支護施工中，為提升整體的支護效果，要求嚴格控制土釘設置的精準程度，一般土釘孔位的偏差不超過150mm，土釘鉆孔傾角不超過3°。土釘孔徑偏差需保持在20±5mm以內，且孔深偏差不超過200±50mm。基于土釘支護方式開展深基坑支護時，還應規范支護效果監測工作，一般除基坑支護尺寸允許偏差、支護頂坡最大允許變形外，臨近建筑物、管線等都是人們監測的重要內容。經這些要素監測，可有效發揮土釘作用，提升土釘支護效果。采用深基坑支護施工中，地下連續墻支護措施具有振動小、墻體剛度大、防滲性能好的特點。通常地下連續墻采用大體積混凝土澆筑的方式完成施工，在連續墻混凝土澆筑中，應按照GB175規范選擇水泥材料，嚴格控制材料配比，然后進行混凝土連續澆筑，并同步實施振搗施工，保證澆筑混凝土的密實性和連續墻完整性，提升整體防護施工質量[2]。

3 深基坑施工常見問題分析

3.1 基坑內部水滲透

高層建筑深基坑施工時中，基坑內部經常會發生水滲透問題，水滲透問題的產生主要受兩個因素影響：一方面，施工區域的地層環境中本身富水率過高，這樣隨著土方開挖到富水層，基坑底部逐漸會出現滲水問題。另一方面，土方開挖后，基坑附近的地下水會形成較大的反差壓力，由此發生滲水問題。從施工過程來看，水滲透問題不僅會沖擊防護板樁墻，而且會使得支護結構發生偏移，影響基坑施工的整體效果，當基坑因水滲透發生坍塌問題時，還會嚴重地影響深基坑結構穩定性和承載能力，降低高層建筑整體的安全性。

3.2 基坑底部隆起

采用板樁墻進行深基坑支護施工時，基坑底部容易出現隆起問題，這會對工程建設質量造成較大影響。通常板樁墻的嵌入深度與建造地點的土質有密切關系，當深基坑建設區域土質較差時，需適當的加深板樁墻的嵌入深度，而當施工區域土質較好時，板樁墻嵌入的深度會相對減小，這樣能有效保證基坑的穩定性。在這些支護手段應用中，板樁墻的嵌入會使得周圍的土體發生變化，如底部土層隆起，這造成了基坑開挖深達不到設計標準的問題，另外板樁墻嵌入會使得土層隆起損壞已有的支護結構，影響基坑結構穩定性，另外重新開挖或支護會增加項目建設難度和成本，影響項目整體建設效益。

3.3 影響周邊建筑居民

深基坑施工會給周圍的建筑物、構筑物和居民生活造成了較大影響。一方面，深基坑開挖施工會對周圍的居民造成較大影響，如施工圍擋會影響周圍居民出行，大量設備使用會產生一定的噪音，并且土方開挖會影響周圍環境等。另一方面，隨著土方開挖工作的開展，深基坑周圍土體的受力狀況會發生一定的變化，若深基坑施工設計不合理、支護不到位，還可能引起土體位移變形問題，這容易造成周圍建筑物沉陷，引起一系列不良反應等。此外，高層建筑深基坑施工容易對周圍的管線造成擾動，當發生管線破裂問題時，會直接影響周圍居民的生活生產。故而在施工中，還應做好前期勘測工作，最大限度減少深基坑施工對周圍建筑和居民生活的影響。

3.4 邊坡穩定性難以保證

隨著高層建筑規模體量的增加，深基坑的深度、范圍也在不斷擴大，這要求施工人員在深基坑施工中嚴格控制邊坡的穩定性，以此來減少深基坑施工事故。深基坑邊坡穩定性受支護結構的直接影響，但是在深基坑支護施工中，一些施工單位憑借以往項目經驗選擇支護手段，對于工程建設區域地質考慮不足，容易影響支護體系實際作用的發揮。另外深基坑支護施工中，缺乏對支護邊坡的動態監測，這使得基坑邊坡變化情況難以被快速、準確的發現，影響了基坑支護邊坡的穩定性，對工程項目建設質量造成了較大的影響。

4 深基坑施工問題應對措施

4.1 規范開展施工準備工作

系統全面的開展施工準備工作能創設良好工程建設環境，確保深基坑施工工作的有序開展。在深基坑施工準備階段，首先應規范開展施工區域的勘察工作，在實際勘察中，不僅要了解深基坑施工區域的地質土層、地下水文情況，而且應掌握地下管線、構筑物和周圍建筑的布局情況，為深基坑施工設計工作開展提供準確參數支撐。其次在深基坑施工時設計中，應系統設計深基坑開挖、支護、降排水方案，在具體方案中，應客觀評價項目施工中可能出現的問題，并編制相應的應對處理方案，滿足深基坑施工問題防控需要。最后在深基坑施工中，應結合設計方案做好施工材料、設備的準備工作，同時應嚴格開展施工技術交底，并做好施工人員技術培訓，確保深基坑施工工作的順利開展。

4.2 做好深基坑施工設計

為有效應對深基坑施工問題，在施工初期階段，還需要做好深基坑設計工作。在設計初期階段，需從收集資料、現場踏勘兩個層面做好深基坑施工設計準備工作。其中在資料收集中，不僅需要收集施工現場地形圖、地質勘察結果、工程總平面圖，而且需要整理工程地下結構平面圖、工程基礎與底板結構圖，此外臨近建筑物地基基礎形式、基礎埋深和平面布局形式也是設計人員需要收集的重要資料。現場踏勘中，應重點測量施工區域地質水文、周邊建筑物和地下管線情況，并做好踏勘結果與基礎資料的對比，確保設計基礎資料的準確性。其次正式開展深基坑施工時，先應規范做好概念設計工作，如確定深基坑支護的技術等級、開展深基坑降水、排水及止水設計等。同時結合具體的設計內容，應做好設計參數的選擇，一般設計參數選擇以地質勘察結果為依據，這樣能確保參數準確性，為后期參數計算奠定良好基礎。最后在開展深基坑施工多元參數計算的基礎上，還需規范開展施工圖設計工作，在施工圖設計中，應在精準設計大樣圖的基礎上，規范繪制特殊部位大樣圖，指導后續施工工作順利開展。

4.3 加強深基坑施工質量管理

高層建筑深基坑施工本身具有較強的專業性、綜合性和復雜性。在項目施工中，施工人員應規范開展施工質量管理工作，做好土方開挖、基坑支護和基坑降排水的有效控制。一方面，在深基坑土方開挖質量管理中，施工人員應嚴格按照“分段分層、自上而下”的原則進行開挖，在具體開挖中，針對常用的臺階法施工內容，應做好開挖邊界的質量管理，如使用網噴射砼方式穩固開挖邊坡，保證開挖邊坡的穩定性。同時應確保土方開挖深度誤差保持在20mm以內等。另一方面，在深基坑支護質量管理中，應結合基坑實際情況，合理地選擇支護方式，并進行具體技術框架下的質量管理。如在地下連續墻支護模式下，為保證原材料配比，要求選擇水泥3d水化熱不超過250kj/kg，7d水化熱應保持在280kj/kg。而在材料骨料應用中，需保證粗骨料、細骨料的含泥量分別不超過3%和1%等。墻體澆筑中，應從混凝土澆筑量、澆筑壓力、注漿速度等環節控制地下連續墻的施工質量。此外在施工中還需要規范控制深基坑的降排水工作，在深基坑降水施工質量控制中，應在考慮深基坑水滲透具體情況的基礎上，合理選擇降水方法。以井點降水為例，其包含了噴射井點、管井井點、深井井點等多種方法，在施工時中，應通過這些方式合理性地處理基坑突涌問題，保證土壤的固結效果。當使用明溝降水方式時，應保證集水井的間隔保持在20～30m，這樣既能保證降水效果，又能實現項目施工經濟效益的有效控制。值得注意的是，在深基坑施工質量控制中，還應盡可能避免出現極限狀態。這是因為當出現極限狀況時，會造成基底結構不穩定問題，影響基坑支護結構承載力和建筑安全性。故而在施工中，應結合實際情況選擇單支點支護結構，或是多支點支護結構，并加強基坑監測，在避免極限狀態的基礎上，確保基坑的穩定性。

4.4 規范開展基坑監測工作

要進一步消除深基坑施工問題，保證高層建筑深基坑施工質量，在項目施工中，還應積極開展基坑監測工作。基坑監測能夠快速、準確的掌握軟土深基坑支護結構的變形情況，指導施工人員進行基坑支護措施優化，保證基坑結構穩定性。在深基坑監測中，需嚴格按照建筑基坑工程監測技術規范》GB50497-2009及相關設計文件進行監測體系部署，做好基坑圍護結構體系監測和周邊環境監測。在深基坑監測中，除規范設置監測點位外，還需要做好監測報警值的系統設計，實現施工人員的有效提醒。最后施工人員應做好監測結果分析，并做好既有支撐結構支撐效果的客觀評價，增設一定的輔助支護設施，確保深基坑施工的安全性，提升深基坑施工整體質量。

5 結語

深基坑施工質量對于高層建筑施工整體質量具有深刻影響。新時期，施工人員只有深刻認識到高層建筑深基坑施工的特征，準確把握深基坑施工內容和技術要點，并在分析深基坑施工問題的基礎上，從多個層面進行防范和應對處理，這樣才能有效提升深基坑施工質量，為高層建筑施工創造穩定基礎，繼而推動高層建筑的健康、可持續發展。