高层建筑深基坑支护技术分析

【摘　要】随着城市用地的紧张，城市中高层建筑的不断增多,使得基坑向着大深度、大面积方向发展。由于基坑一般都位于已有建筑物、道路、地下管线密集的城区,开挖基坑的土体变形受周围环境影响较大。因此,支护结构的合理设计、施工过程的严格控制，以及现场监测数据分析都成为深基坑施工的不可忽视的重要内容。文章主要对此进行了简要的分析。

【关键词】高层建筑;深基坑;支护工程

工程上一般将开挖深度在数十米范围的地下基坑称为深基坑。现在城市高层建筑的建造,大型市政设施的施工以及大量地下空间的开发大规模兴起必然会有大量深基坑工程产生。地下建筑开挖时的深基坑支护成为施工中不可忽视的重要部分。但由于深基坑支护为临时建筑，不在建筑主体施工的范围内，为节省投资、降低成本及加快进度，相关单位往往忽略了基坑支护施工的重要性、复杂性及风险性，致使深基坑施工时安全质量事故时有发生，不仅延误了工期，还造成了巨大的经济损失。深基坑工程包括挖土、挡土、围护、防水等环节，是一项复杂的系统工程，任何一个环节的失误都有可能导致施工失败，甚至造成事故。施工单位要严格按照施工规程、经批准的施工组织设计及相关的技术规范组织施工，对各施工要点要制定具体措施，并加强过程控制。

１．深基坑常用支护结构介绍

深基坑支护方案的优选是非常重要的。我们要根据工程的实际情况，选择出最适合的支护方案。目前常用的支护结构主要有以下几种：第一，放坡开挖是最简单的基坑开挖方法，此种支护结构经济实惠，开挖成本低，技术要求不高，施工难度较低，工程质量更易于控制保证。该方法适用于地下水少、基坑土质条件较好的场地。但是此种方法也有其自身的缺点，如果开挖量增大，在小空间便没有办法施展，需要较大的工作空间。第二，水泥土搅拌桩支护结构。水泥土搅拌桩是采用机械钻进、喷浆并加强与土搅拌而形成大的柱状加固体。水泥土墙是由水泥土搅拌桩两两互相搭接而形成的连续壁状的加固体作为挡土墙的。水泥土墙适用于素填上、淤泥质上、流酥及软塑的粘土、粉土及粉砂性土等软土地基。当土中含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等矿物时，加固效果更好;而含有伊里石、氯化物、水铝英石等矿物或有机质含量高、pH值较低的粘性土加固效果较差。此种支护结构施工简单，一般适用于开挖深度小于7m的基坑，最大可达sm左右，在挖深4-6m的基坑中更显经济合理。水泥土墙还兼有止水作用，因此得到了广泛的应用。第三，土钉墙支护结构。土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件土钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。此支护结构充分利用土层介质的自承力，形成自稳结构，承担较小的变形压力，上钉承受主要拉力，喷射混凝土面层调节表面应力分布，体现整体作用。同时由于土钉排列较密，通过高压注浆扩散后使土体性能提高。土钉墙支护施工快捷简便，成本较低，结构轻巧、柔性大，有良好的抗震性能和延性，适用于15米以下的深基坑支护。但是此种支护结构需要较大的场地空间，且变形较大。第四，支锚结构工程。土层锚杆是在岩石锚杆基础上发展起来的，是一种新型的受拉杆件，它的一段端与工程结构物或挡土桩墙联结，另一端锚固在地基的上层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、侧倾力或挡土墙的土压力、水压力，它利用地层的锚固力维持结构物的稳定。第五，排桩围护结构。基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制不能采用水泥土搅拌桩围护，开挖深度在6-10m左右时，即可采用排桩围护。排桩围护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩，预制钢筋混凝土板桩或钢板桩等。

2.深基坑周围土体止水

在地下水位较高的地区，地下水对深基坑工程施工带来的危险程度是相当高的。根据地质勘察部门提供的地质资料，深入分析地下水的成因，了解深基坑周围环境，对周边有建筑基坑，宜采用以堵为主，抽水为辅，否则会导致基坑周围土体与水体的流失，使建筑物不均匀沉陷，甚至发生坑底流沙、管涌等现象，增大了处理难度，拖延了工期，反之，以降水为主。

止水帷幕是高水位地区深基坑支护工程中常用的止水措施，其施工方法主要有高压喷射注浆法、浆喷深层搅拌法、粉喷深层搅拌法和压力注浆法等。采用浆喷深层搅拌法进行止水帷幕止水施工时，如果止水帷幕的搅拌桩成桩质量不好，深基坑开挖后会出现渗水较多的现象。若此时再采用灌浆的方法进行处理，则延误工期、增加造价。因此，在该类止水帷幕施工时要注意以下几点：首先要保证桩体质量。确定合理的水泥浆掺加量，保证桩体搅拌均匀、桩长达到设计深度，避免桩头出现搅而无浆的情况，特别是在土层情况变异较大的地区，因搅拌桩的桩径不易控制，容易导致止水失效。其次要保证桩的搭接长度和密实度，杜绝空洞、蜂窝及桩头开叉的现象。最后不得随意在基坑支护结构上开口，否则会影响支护结构的安全，也破坏了止水帷幕，导致地下水的渗入。

3.深基坑支护的监测

深基坑施工的质量问题实质上是基坑的整体刚度和稳定性，即基坑支护结构是否会发生变形、是否会产生沉降及水平方向的位移或倾斜、支护结构是否有裂缝以及基坑底是否产生隆起和变形，若发生这些问题将导致基坑支护结构的失败。

基坑支护结构监测的主要手段，是安排专业施工监测人员对基坑现场及周围建筑物进行监测，根据基坑开挖期间监测到的基坑支护结构或岩土变位等情况，比照勘察、设计的预期性状，动态分析监测资料，全面掌握位移变化的大小、方向、变化频率，对照报警标准，预测下一阶段工作的动态，及时对施工中可能出现的险情进行预报，超过位移设定的预警值时，应及时采取有效的应对措施，确保工程安全。深基坑支护结构工程监测的主要内容有：支护结构顶部水平位移；支护结构沉降和裂缝；临近建筑物、道路的沉降、倾斜和裂缝；基坑底隆起的观测等。以上监测除每天进行目测之外，一般每8～10m设一个监测点，关键部位适当加密，开挖后每天监测3次，位移大时应适当加密。观测结果要真实反映所测目标的动态趋势，并绘出变化曲线图，以传递险情前兆信息，找出险情发生的必要条件，如地质特性、支护结构、临近建筑物、地下设施等，结合相关的诱发条件，如气象条件、开施工、地下水变化等，根据基坑支护结构的稳定性计算结果进行科学决策，以排除险情。开挖较深的基坑时，还应测试支撑的内应力，当应力值达到设计值的90%（或支撑变形达10mm）时，要及时采取防范措施。另外，因现场施工情况复杂，监测点极易被破坏，要注意对监测点的保护。

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