某高層建筑基坑支護(hù)及土方工程技術(shù)研究

摘要：為解決當(dāng)前高層建筑基坑施工中存在沉降過(guò)大和土方開(kāi)挖施工效率低的問(wèn)題，以某高層建筑為例，開(kāi)展對(duì)其基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖技術(shù)的相關(guān)研究。在明確高層建筑的基本概況信息后，通過(guò)確定基坑支護(hù)形式、基坑地下水處理、深攪樁與擋土墻支護(hù)施工、土方開(kāi)挖，設(shè)計(jì)一種全新的基坑支護(hù)與土方工程施工技術(shù)。通過(guò)實(shí)例證明，新的施工技術(shù)應(yīng)用后基坑沉降得到明顯控制，每日出土量提升，促進(jìn)了施工整體效率的提高。

關(guān)鍵詞：高層；基坑；土方；支護(hù)；建筑

0" "前言

隨著城市化擴(kuò)建工作的逐步推進(jìn)，建筑的規(guī)模越來(lái)越大，層數(shù)越來(lái)越多，為滿足在有限的空間內(nèi)為社會(huì)群體提供更適宜的居住空間，工程方開(kāi)始將施工的重點(diǎn)置于地下工程方面。與此同時(shí)，地下工程的開(kāi)挖深度逐步加深。盡管這一趨勢(shì)為房地產(chǎn)與工程方創(chuàng)造了更高的收益與價(jià)值，但工程施工所暴露的問(wèn)題對(duì)社會(huì)的影響也同比例增加。為提高工程質(zhì)量，降低工程施工安全隱患，規(guī)范施工方案與施工行為，解決當(dāng)前高層建筑基坑施工中存在沉降過(guò)大和土方開(kāi)挖施工效率低的問(wèn)題，本文以某高層建筑為例，開(kāi)展對(duì)其基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖施工技術(shù)的相關(guān)研究。

1" "工程實(shí)例

1.1" " 建筑基本情況

所選的某高層結(jié)構(gòu)為地方政府投資的大型民居建筑，該建筑群共有14棟建筑，表示為1#～14#，主要由高層結(jié)構(gòu)建筑與商業(yè)裙房建筑構(gòu)成，其中1#～3#建筑為19層，4#～10#建筑為14層。高層建筑基本情況如表1所示。

1.2" " 施工條件與周?chē)h(huán)境條件

施工條件：目前工地“三通一平”工程已全部完工，供電和供水設(shè)施已全部鋪設(shè)完畢，工地周邊道路已完全平整。

基坑北側(cè)施工條件：北側(cè)預(yù)期作為施工道路，此道路距離建筑電力管線施工約7.8m。

基坑南側(cè)施工條件：南側(cè)預(yù)期作為幼兒園空地，設(shè)計(jì)標(biāo)高為-1.45m，場(chǎng)地內(nèi)無(wú)管線影響施工的設(shè)施。

施工場(chǎng)地地質(zhì)條件（由上到下）：①填土層為雜色，主要是灰色和黃色，松軟、濕潤(rùn)。以黏土土為主，混有少量的碎石和建筑垃圾，部分路段有混凝土，是近期進(jìn)行的人工回填。②泥漿為灰色，以粘土為主，綜合特性十分惡劣。存在泥漿的主要原因是另一個(gè)場(chǎng)地鉆孔灌注樁的垃圾幾乎完全傾倒在此位置。③耕植土層為灰黃色，略微濕潤(rùn)。以粉質(zhì)粘土為主，間雜有碎閃石，上層混植，多為植物根系和蟲(chóng)洞。

2" "基坑支護(hù)及土方施工技術(shù)

2.1" " 施工準(zhǔn)備

組織施工人員進(jìn)場(chǎng)做好前期工作，徹底清除現(xiàn)場(chǎng)障礙和地下障礙，掌握地下管理工作的基本信息，并對(duì)其進(jìn)行有效的安全監(jiān)測(cè)。按照現(xiàn)場(chǎng)布展和施工需要，在場(chǎng)地周?chē)贾貌几妗⒐芾碇贫取⑾涝O(shè)施等。

組織施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，按照施工要求進(jìn)行裝配和調(diào)試，采購(gòu)各種項(xiàng)目所需的物料，按照相關(guān)的規(guī)定堆放。按照有關(guān)圖紙及工程概算，制定材料、機(jī)械設(shè)備的詳細(xì)方案，并簽署材料供貨合同。制定物料的運(yùn)送計(jì)劃，按照預(yù)定的時(shí)間安排物料進(jìn)入并存放。

2.2" " 確定基坑支護(hù)形式

在對(duì)高層建筑進(jìn)行基坑支護(hù)施工時(shí)，首先需要明確施工的具體流程，如圖1所示。

在開(kāi)展對(duì)高層建筑的基坑支護(hù)施工時(shí)，由于施工會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成極大負(fù)面影響，所以在開(kāi)展對(duì)高層建筑的基坑開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)盡量降低對(duì)周?chē)h(huán)境的損害[1]。在高層建筑中進(jìn)行深基坑開(kāi)挖，會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境產(chǎn)生很大的影響，特別是周?chē)呀?jīng)有了成熟小區(qū)，施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，必然會(huì)對(duì)周?chē)慕ㄖ锂a(chǎn)生一定的影響[2]。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)造成無(wú)法估量的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度。

基于上述考慮，針對(duì)上述高層建筑，對(duì)其周?chē)h(huán)境相對(duì)空曠的區(qū)域，采用放坡插毛竹的方式進(jìn)行支護(hù)，要求基坑邊坡的比值應(yīng)當(dāng)達(dá)到1：2。針對(duì)高層建筑周?chē)嬖诘缆肪G化帶或與電線桿距離相對(duì)較近的區(qū)域，如其不具備放坡條件，則采用垂直挖掘的方式進(jìn)行支護(hù)施工[3]。針對(duì)該高層建筑的基坑支護(hù)形式，主要采取深攪樁作為支撐的重力式擋墻體系[4]。為保證高層建筑周?chē)邏弘娋€的穩(wěn)定，需要在其周?chē)O(shè)置一根樹(shù)根來(lái)進(jìn)行加固。

2.3" " 基坑地下水處理

針對(duì)基坑地下水的處理可采用止水帷幕和降水規(guī)劃兩種方式。其中，前者主要設(shè)置在上述高層建筑基坑的東側(cè)，輔助深攪樁支護(hù)擋土墻實(shí)現(xiàn)支撐作用。基坑擋墻設(shè)置如圖2所示。

土壤水分含量比較低，滲透性比較差，而地基中的水分含量比較高，滲透性也比較好，且有少數(shù)幾處已挖掘出了粉土。這一層的層頂高度在3.9～11.9m之間，因此設(shè)置多個(gè)井眼可為降水提供條件。其總體深度是15m，直徑大約350mm[5]。同時(shí)，在升降機(jī)井和集水井周?chē)O(shè)置了輕便的井口，并設(shè)置排水槽或水池。

2.4" " 深攪樁與擋土墻支護(hù)施工

在完成上述處理工作后，開(kāi)展對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的深攪樁和擋土墻支護(hù)施工。深攪拌樁一般是3臺(tái)機(jī)械同時(shí)進(jìn)行，3臺(tái)施工機(jī)械設(shè)備的施工順序固定不變。根據(jù)實(shí)際高層建筑基坑支護(hù)需要，通常情況下，1號(hào)機(jī)械從西到東，2號(hào)機(jī)械在反向進(jìn)行，3號(hào)機(jī)械設(shè)備需要在2號(hào)機(jī)械設(shè)備完成施工的位置開(kāi)始，開(kāi)展后續(xù)施工任務(wù)，并按照從東到西的順序進(jìn)行。

深攪樁式擋墻支護(hù)施工的具體操作如下：先進(jìn)行預(yù)攪沉降，然后在攪拌器下沉?xí)r，用泥漿泵把混凝土打到基礎(chǔ)上[6]。在使用過(guò)程中，如果出現(xiàn)堵塞，禁止用清水沖洗，可采用泥漿下壓的辦法來(lái)處理。當(dāng)攪拌器達(dá)到指定的水平時(shí)，用提升式攪拌器進(jìn)行混凝土的灌漿，攪拌器的提升速度大約為1m/min[7]。此項(xiàng)工作可以重復(fù)進(jìn)行，但要注意的是，在下一根樁的基礎(chǔ)上，要比上一根短，并按此方法進(jìn)行。圖3為擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。

為避免水泥漿料產(chǎn)生離析，必須在運(yùn)輸中保證連續(xù)，如遇運(yùn)輸中斷，必須立即將攪拌器下沉至水下0.5m處，待排除故障后繼續(xù)進(jìn)行輸送。在施工過(guò)程中，深層攪拌樁容易受到阻礙，從而影響樁基的施工。機(jī)械故障、土體中的巖石等多種因素，都是誘發(fā)這類(lèi)障礙的原因，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，確保工程不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期停頓而影響工程的完成。

2.5" " 土方開(kāi)挖

在完成上述施工后，最后進(jìn)行土方開(kāi)挖。上述高層建筑基坑深度較淺，為此采用大開(kāi)挖方式，按照?qǐng)D4所示對(duì)需要開(kāi)挖的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)號(hào)，并按照1-1-1→1-1-2→1-2-1→1-2-2→1-3-1→1-3-2→1-3-3的順序完成開(kāi)挖。

根據(jù)施工單位招標(biāo)要求，結(jié)合高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在施工場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置兩條主要施工及材料運(yùn)輸?shù)耐ǖ溃⒏鶕?jù)施工區(qū)段取土位置的變化，設(shè)置不同的施工臨時(shí)混凝土便道，滿足土方工程出土道路需求以及施工材料、機(jī)械、人員進(jìn)場(chǎng)。開(kāi)挖期間的道路布置，參照施工條件下的路面布置[8]。

該工程地基土方量大，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工難度大，開(kāi)挖組織困難。按照招標(biāo)文件的規(guī)定，施工方負(fù)責(zé)挖掘和運(yùn)輸，并將挖出的土方堆放在甲方指定的臨時(shí)堆場(chǎng)，然后由甲方指定的土方運(yùn)輸公司進(jìn)行運(yùn)輸。根據(jù)“時(shí)空效應(yīng)”原理，采取分層、分段、分段、留土、限時(shí)對(duì)稱(chēng)平衡支護(hù)的原則，實(shí)現(xiàn)基坑開(kāi)挖的控制。土方工程分3個(gè)階段進(jìn)行，一次開(kāi)挖是與第一個(gè)支座同時(shí)進(jìn)行的，開(kāi)挖深度只有1.4m，不考慮分段開(kāi)挖，而是直接挖到了第一個(gè)支座的標(biāo)高。第二層的土壤被挖掘到了第二個(gè)支撐結(jié)構(gòu)的底部，而第三個(gè)土塊則被挖掘到了底部。

3" "施工效果

3.1" " 基坑支護(hù)施工

為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境的安全，保證本項(xiàng)目的順利、安全施工，及時(shí)獲得其支護(hù)結(jié)構(gòu)及其周邊土體的受力情況，保證其開(kāi)挖施工的安全性。應(yīng)做好基坑支護(hù)施工中的監(jiān)測(cè)，了解基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)馏w環(huán)境的影響，并由施工單位委托專(zhuān)門(mén)的監(jiān)理團(tuán)隊(duì)對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

選用測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的沉降、傾斜角度、位移等。布置基坑支護(hù)施工監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫向位移的監(jiān)測(cè)，設(shè)置若干根測(cè)斜管道。安排專(zhuān)人采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的方式，對(duì)基坑沉降進(jìn)行記錄。基坑支護(hù)施工監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2所示。

通過(guò)表2基坑支護(hù)施工監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，在A至G監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，支護(hù)結(jié)構(gòu)的沉降量被控制在0.5mm范圍內(nèi)；傾斜角度在0.2°范圍內(nèi)；橫向偏移量全部為0。盡管部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)的支護(hù)成果存在少量的沉降與傾斜，但根據(jù)相關(guān)規(guī)定可知，現(xiàn)有的沉降與傾斜不會(huì)對(duì)工程支護(hù)施工整體質(zhì)量造成影響。因此證明此次設(shè)計(jì)的施工方法在支護(hù)施工中是具有可行性的。

3.2" " 土方施工

土方工程施工日出土量如表3所示。根據(jù)表3土方工程施工日出土量可知，工程施工日出土量均可控制在1800m3以上，出土量較高，可以保證工程施工在預(yù)期工期內(nèi)完成。

4" "結(jié)論

為解決當(dāng)前高層建筑基坑施工中存在沉降過(guò)大和土方開(kāi)挖施工效率低的問(wèn)題，本文以某高層建筑為例，開(kāi)展對(duì)其基坑支護(hù)及土方開(kāi)挖施工技術(shù)的相關(guān)研究。在明確高層建筑的基本概況信息后，通過(guò)確定基坑支護(hù)形式、基坑地下水處理、深攪樁與擋土墻支護(hù)施工、土方開(kāi)挖，設(shè)計(jì)一種全新的基坑支護(hù)與土方工程施工技術(shù)。通過(guò)實(shí)例證明，新的施工技術(shù)應(yīng)用后基坑沉降得到明顯控制，每日出土量提升，促進(jìn)了施工整體效率的提高。

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