高層建筑工程基礎施工中的深基坑支護技術研究

摘要：簡要介紹某高層建筑工程概況，根據該高層建筑地下結構施工的實際情況，確定其深基坑采取鋼板樁加灌注樁復合支護方案。闡述排除地下水、布設鋼板樁、旋挖成孔灌注樁支護施工等方面的深基坑支護施工技術。對該高層建筑地表沉降情況進行檢測的結果表明：其地表沉降量在規定范圍內，深基坑支護效果良好，有效控制了基礎沉降，保證了高層建筑的穩固，采取的施工技術具有良好的可靠性與可行性。

關鍵詞：高層建筑工程；深基坑支護；拉爾森鋼板樁；支撐體系

0" "引言

隨著城市化進程的加速，建筑工程作為城市建設的基石其重要性日益凸顯。而在建筑工程中，基礎施工作為整個建筑結構的起點和支撐，其質量直接關系到建筑的安全性、穩定性和耐久性。特別是在現代高層建筑和大型公共設施建設中，深基坑施工成為基礎施工的重要組成部分。

深基坑支護施工技術，是指在建筑工程基礎施工中，為了保持基坑開挖過程中邊坡的穩定，防止土體坍塌、滑坡等事故發生而采用的一系列臨時性支撐、加固和防護措施。

隨著建筑高度的不斷攀升和地下空間的廣泛利用，深基坑的深度和規模也在不斷擴大，給施工帶來了極大的挑戰。深基坑的開挖會破壞原有土體的平衡狀態，引發一系列土力學問題，如土體應力重新分布、位移變形等。因此，研究深基坑支護施工技術，對于確保基礎施工的順利進行、保障施工安全、提高工程質量具有重要意義。

目前已有一些學者對此展開了研究。蘇光等[1]在分析住宅建筑工程土建基礎施工中，闡述了深基坑支護的必要性。李鵬等[2]提出了寫字樓建筑深基坑支護施工技術，論述了關鍵技術要點。隨著基坑深度的增加和規模的擴大，支護結構的受力情況變得更加復雜，對支護結構的設計和施工提出了更高的要求。盡管深基坑支護施工技術已經取得了顯著的進展，但是仍存在一些需要深入研究的問題。

1" "工程概況

某建筑工程項目用地面積為15262.42m2，該工程項目包括一棟地面為26層的建筑，其主樓總高度為103.24m，地下設置2層，負一層為地下停車場，負二層為地下倉庫。該高層建筑位于城市中心，施工場地比較狹小，周圍臨近道路和居民住宅，周邊環境比較復雜，地下管線密集，施工難度比較大。該高層建筑基坑的設計深度為18.5m，面積為2451.62m2。

通過施工現場鉆探測得該高層建筑基礎巖土結構比較復雜，且巖土承載性能較弱，為了保證施工安全，在基礎施工中采取深基坑支護技術。該高層建筑的地層巖土物理學性能如表1所示。

2" "深基坑支護施工關鍵技術

2.1" "深基坑支護方法

根據該高層建筑地下結構施工的實際需要，其深基坑支護采取鋼板樁+灌注樁復合支護方案。雖然鋼板樁支護性能良好，但是考慮到鋼板樁施工成本比較高，因此采取深基坑下部采用鋼板樁支護、上部分采用旋挖成孔灌注樁支護的方法，加固深基坑。

2.2" "排除地下水方案

2.2.1" "計算地下水位

考慮到深基坑積水會影響支護效果，水位過高可能直接造成基坑底部發生涌水現象，這不僅會增加支護結構的施工難度，而且對整個深基坑的安全穩定構成嚴重威脅[3]。為了保障工程的順利進行，防止因地下水位過高而引發的各種問題，必須采取一系列有效的措施來排除或控制深基坑施工部位的地下水。

通過工程水文地質調查，掌握了地下水位高度、水質特性、水文地質結構等重要信息，據此計算地下水的降水量。其計算公式如下：

式中：H表示該高層建筑基礎地下水位控制量；K表示基礎巖土滲透系數；M表示基礎地下水位；E表示深基坑截面積。

2.2.2" "地下水位降低方法

根據計算得出的地下水位控制量，在將要挖掘的深基坑周邊設置井點降水設備。這些井點降水設備的主要作用是降低地下水位，減小基坑底部的涌水壓力。為了實現這一目標，采用專用的井點鉆機在深基坑周邊設定的位置鉆出井孔，然后安裝預制好的井管置入井孔。

為了確保地下水能夠順利排出而不帶入雜質，在井管底部設置過濾器。在井管上安裝真空抽水設備，確保能夠及時、有效地將地下水排出[4]。通過排水管道將每根井管安裝的真空抽水設備的出水口并聯起來，將抽出的地下水統一排入市政雨水管網。

在安裝井管時，在井孔內安裝地下水檢測儀，以便實時監測地下水位的高度、變化速率等指標，并將數據實時傳輸至控制中心。一旦發現地下水位異常升高或降低，立即采取相應措施進行調整，確保基坑施工的安全穩定。

2.3" "布設鋼板樁

2.3.1" "鋼板樁布設位置

在安裝井點降水設備的上基礎上，采用鋼板樁作為臨時支護措施，對深基坑底部進行支護。鋼板樁采用雙排布設方式，即在降水井與深基坑之間布設雙排拉爾森鋼板樁。每根拉爾森鋼板樁的長度為7.5～8.5m，間距設定為10～12m。鋼板樁的間距既可提高施工效率，又可確保結構安全。鋼板樁支護位置示意如圖1所示。

2.3.2" "鋼板樁加固措施

在鋼板樁的頂部采用型號為HW300×300的寬翼緣H型鋼作為縱梁進行加固[5]。這種型鋼縱梁具有優異的承載性能，且通長布置貫穿整個鋼板樁結構，形成一個連續且穩定的支撐體系。更為關鍵的是，型鋼縱梁之間通過自帶的鎖扣相互插接連接，這種連接方式不僅簡單快捷，而且能夠顯著增強整個支護結構的穩定性和強度。

然而僅僅依靠拉爾森鋼板樁和型鋼縱梁，可能還不足以應對某些復雜或嚴苛的施工環境[6]。為了進一步加固該支護結構，采用直徑為185mm、壁厚為110mm的鋼管對雙排拉爾森鋼板樁進行支撐，鋼管之間的間距設定為450mm。鋼管的選用充分考慮結構強度和穩定性需求，能夠在關鍵位置給雙排拉爾森鋼板樁提供強有力的支撐。

2.4" "旋挖成孔灌注樁支護施工

2.4.1" "旋挖鉆機選型

在布設鋼板樁的基礎上，使用旋挖成孔灌注樁對深基坑上部土體進行支護。在深入考量深基坑地質情況和特定的孔徑需求后，選用SR175-S型旋挖鉆機進行成孔施工。這款旋挖鉆機最大孔徑可達1500mm，最大孔深則能達到36m，充分滿足多種復雜土層條件下的施工需求。根據設計要求，設計孔徑為1.5m，孔深為20m，其成孔的截面積的計算公式為：

m=2πFW" " " " " " " " " （2）

式中：m表示孔截面積，F表示孔深，W表示孔徑。

2.4.2" "灌注樁施工方法

在灌注樁鉆孔過程中，通過實時監測孔徑和孔深，及時調整旋挖鉆機的工作參數，可有效避免發生孔壁塌方現象，從而提升孔壁的穩定性[7]。

鉆孔完成后，按照300kg/m3水泥、1200kg/m3骨料、1200kg/m3砂、150kg/m3水、4.5kg/m3減水劑、35.45kg/m3粉煤灰、82kg/m3礦粉的配合比，使用混凝土攪拌機拌制混凝土。將拌制好的混凝土使用混凝土泵灌注到樁孔內，采用分層灌注方法，從樁孔的底部逐漸灌注到頂端。

對于較長的樁孔，采取分段灌注的方式，確保每一段的混凝土都能均勻分布。在灌注過程中，將每次灌注的高度嚴格控制在1.75～2.15m之間，以確保混凝土能夠充滿整個樁孔。

使用振動器對混凝土進行振搗，這一步驟不僅可增強混凝土的密實度，還可確保混凝土在樁孔中的均勻分布。然后對支撐結構混凝土進行澆筑，從而形成一個穩定的支護體系。

2.4.3" "灌注樁質量控制措施

為了避免灌注樁在混凝土灌注過程中出現質量問題，須采取以下5項控制措施：

一是在混凝土中添加適量的防滲劑，這種防滲劑能夠有效提高混凝土的抗滲性能，減少水分和水泥漿液的流失。

二是嚴格控制混凝土的灌注速度，將灌注速度控制在5m3/h之內，避免過快或過慢的灌注導致混凝土內部產生裂縫或空洞。

三是當混凝土灌注到距離孔頂10mm左右時，停止灌注并對其進行養護。

四是待灌注樁達到設計強度后，使用鋼筋將灌注樁與拉爾森鋼板樁連接起來，使其形成一個完整的支撐體系。

五是設置多個監測點，用于實時監測深基坑支撐體系的狀態變化，以便及時反饋支撐體系的位移、變形等關鍵數據，從而準確判斷支撐體系的安全狀況。一旦發現支撐體系出現異常變化可立即采取相應的調整措施，確保樁體的質量不受影響。

3" "施工效果檢驗和分析

3.1" "檢驗方法

深基坑支護的目的是控制基坑周圍巖土變形，在完成支護施工后，對該高層建筑地表沉降情況進行檢測。根據《建筑深基坑工程施工安全技術規范》（JGJ311—2013）規定和設計要求，在深基坑施工過程中地表沉降不能超過50mm，將其作為該深基坑支護施工質量檢驗標準。

3.2" "檢測結果

在深基坑四周地表布設8個測點，將整個施工劃分為3個階段，統計每個施工階段各個測點沉降量平均值并予以記錄。該高層建筑地表沉降量檢測數據如表2所示。

3.3" "對檢測結果的分析

從表2所列檢測數據可以看出，在該高層建筑基礎施工過程中，在第2施工階段的地表沉降變形達到峰值，但是其沉降值均未超過最大允許限值，符合規范和技術要求。

由此可得出，該高層建筑深基坑支護效果良好，有效控制了基礎沉降，保證了高層建筑的穩固，采取的施工技術具有良好的可靠性與可行性。

4" "結束語

經過對深基坑支護施工技術的深入研究發現，這一領域不僅涉及土力學、結構力學、材料力學等多學科交叉知識，更需要在實踐中不斷探索、總結和創新。在深基坑支護施工技術的研究過程中，取得了許多寶貴的經驗和成果。這些成果不僅為深基坑施工提供了更為安全、高效的技術支持，也為建筑領域的發展做出了重要貢獻。

然而也應該清醒地認識到，隨著建筑規模的逐漸擴大和地下空間的充分利用，深基坑支護施工所面臨的問題和挑戰也將不斷出現。因此需要繼續加強對深基坑支護施工技術的研究，努力探索新的支護方法和支護材料，提高深基坑的施工效率和施工質量。

參考文獻

[1]" 蘇光，魏千惠.住宅建筑工程土建基礎施工中深基坑支護施工技術分析[J].居舍，2024（5）：35-38.

[2]" 李鵬，艾雪奎，沈康.寫字樓建筑深基坑支護施工技術及質量控制研究[J].工程建設與設計，2023（24）： 112-114.

[3]" 涂超.建筑工程深基坑支護施工技術及施工要點探討：以某靠近河流的建筑工程為例[J].房地產世界， 2022（24）：146-148.

[4]" 劉軍林.深基坑支護施工技術在房建工程中的應用研究：以某房建工程為例[J].房地產世界，2023 （21）：130-132.

[5]" 程周炳，閆艷艷，唐敏，等.建筑工程施工中深基坑支護施工技術管理研究[J].科技創新與應用，2023，13（29）：177-180.

[6]" 張海龍.復合土釘墻支護技術在軟土地區深基坑支護施工中的應用研究[J].科學技術創新，2023（23）：112-115.

[7]""""" 李斯賢，宗俊.基于BIM技術的深基坑支護施工技術應用及案例探討[J].中國建設信息化，2023（3）： 65-67.