建筑深基坑支护技术的应用分析

摘 要：随着城市高层建筑的不断增多及复杂的地下室设施，深基坑支护施工技术的发展也进一步加大，并广泛运用于高层建筑建设中。深基坑支护技术主要解决的问题是有深层地下室的高层建筑施工，这类建筑特点是因为空间限制不能采用放坡技术开挖基坑，所以需要应用新型支护技术。深基坑支护技术目前已经在建筑施工应用中不断完善，并由此形成一套相对完整的体系。深坑支护技术包括有多种支护手段，下面文章通过分析带有深层地下室的高层建筑深基坑支护施工，对其进行总结研究，以对同类型建筑的施工提供参考。

关键词：深基坑；支护技术；高层建筑

我国目前由于城市化进程提速，城市人口剧增，为缓解生存空间压力，提高居民生活质量，在先进的科学技术和牢固的施工材料支持下，城市建筑正朝着“深、高、大”的方向发展，城市内到处都是带有深层地下室的高层大型建筑。而这种建筑施工建设普遍需要应用到深基坑支护技术，这是保证大厦地下室稳固的重要基础，深基坑工程也就是深开挖工程，在施工过程中，基坑附近一般都有较多的管道、建筑等障碍，要在诸多障碍下进行深开挖工程，比较容易出现施工事故，因而在进行工程施工的同时提高施工安全是不得不面临的问题。如何才能安全、高效地完成深基坑开挖工程，需要根据施工特点采取科学的支护技术进行深开挖工程。

1 深基坑支护技术应用

1.1 我国深基坑支护技术基本状况

深基坑支护技术是从国外开始流行，并于改革开放时期引进我国，从此我国深层地下室建筑业取得了快速发展，地铁、地下停车场的建设也日益增多，使得我国的深开挖技术获得长足进步。深基坑开挖技术主要有冻结法、注浆法和明挖、暗挖法等多种方法，并在此基础之上研究出了达到世界领先水平的开挖手段，如开挖过程中采用全自动机械化处理方式，在深开挖各道工序中通过计算机全程监控，用于硬质岩石层的开挖，减少人工测量和操作，准确控制开挖深度和宽度，有效提高施工效率和安全。还有微型盾构法和非开挖技术的广泛应用，这种方法主要是通过采用微型钻机开挖用于地下管道网的铺设，大大加快了施工进度。

深基坑支护技术在开挖过程中与地面施工技术有较大差别，一般体现在受开挖条件方面，地面施工主要受建筑、路面设施影响较多，而深基坑支护技术面临的问题主要有以下几点：（1）地下工程深度，地下工程较浅部分会有线路、管道等分布，这会对施工造成一定影响，而工程较深部分会受土层性质影响，如地下水、粘性土、流砂层等，会严重干扰到施工工作。（2）开挖技术影响，工程开挖方式、支护方式等不同都会影响到施工质量，尤其是在大断面地下部分的开挖是施工中的重点难题。受诸多不稳定因素影响，深基坑开挖工程的事故率较高，不仅有人员技术问题，还有施工工艺的选择问题。深基坑支护技术是确保基坑开挖工程是否安全可行、质量稳定的重要手段。因而研究各种深基坑支护技术的应用和方法，针对不同工程特点采用不同支护技术是我国建筑业当前十分重要的课题。

1.2 深基坑支护技术类型

深基坑开挖工程首先需要对工程周围的各项指标进行调查，对施工现场进行数据测量和信息反馈，然后根据不同的地质情况和环境特点进行支护结构的设计，再对工程设施进行准备，最后依照设计方案进行开挖工作。而施工方案不同，所采用的支护方式也有所差异，其中主要有以下几种：

1.2.1 明挖法

一般在遇到较浅基坑时，可直接进行开挖，而遇到较深基坑时，因空间限制主要使用钢板桩支护，这种方式操作简单，费用低廉，在土质较软地区较为常用，但随着坑深增加，受钢板自身硬度制约，无法有效支护超过6米以上基坑。目前带有深层地下室的高层建筑已不使用钢板桩支护方式，而是运用新技术、新手段以满足深基坑支护需求。

深基坑支护结构一般采用三种系统：其一是挡水系统，如采用压密注浆、地下连续墙等方式阻挡渗水情况；其二是挡土系统，如采用钢板桩、深层水泥搅拌桩等方式形成阻挡外部土壤挤压情况；其三是支撑系统，如采用钢筋混凝土进行支撑，防止支护结构产生位移情况。其中挡水、挡土系统有五种技术类型，

（1）钢板支护技术，通过采用钢板练成桩的方式，形成多层锚杆支护结构共同受力，但钢板硬度不够易变形，基坑支护超过6米左右时就不能使用，并在工程结束后需要从地下取出，因而需要考虑其对工程带来的影响。

（2）深层搅拌支护技术，通过搅拌机将水泥和软土剂进行搅拌后，两者间产生的一系列反应能够变硬，从而形成硬度较好，稳定性较高的水泥连续墙支护结构。主要运用在土质较软，基坑较浅的工程中。

（3）混凝土灌注桩支护技术，通过采用连续等间隔灌注钢筋混凝土桩的方式，在各桩间加固横截面较大的帽梁，保持其连续稳定性，并在各桩间采用高压注浆，在桩后设置防水帷幕措施，以防止地下水夹杂泥土渗入问题。灌注桩施工一般不需要使用大型机械装置，可采用人工方式挖孔，能有效减少机械振动对基坑带来的风险。灌注桩支护结构对环境要求不高，在防水防土方面稳定性较好，但应注意帽梁之间的连结状况，做好桩体间和桩后的防水搅拌桩，在基坑沿灌注桩区域用注浆对被动区进行加固从而减少桩体结构变形。

（4）地下连续墙支护技术，处在地下水位以上底层施工条件下，尤其是需要把墙体插入基坑较深位置时，比较适合用地下连续墙支护技术进行防水防渗工作。地下连续墙在基坑开挖工程中，应用科学的施工方法和先进的施工材料，不仅能充当支护结构，还可以成为建筑主体的侧墙部分，有效增加建筑整体牢固性。但地下连续墙的施工条件较高，如遇有硬质岩体结构时，墙体开挖成槽会有一定难度，从而增加施工费用。目前我国主要通过逆作法降低施工难度，同时还采用预制装配式和预应力方式进行地下连续墙支护结构的施工，预制装配式施工可明显加快工程进度，而预应力施工能增加地下连续墙硬度和抗渗透能力，并降低结构变形情况，从整体上提高工程质量。

（5）土钉墙支护技术，土钉墙支护一般适用于深度不超过12米的二、三级基坑，不过土钉墙支护技术相较于其他支护技术而言，经济有效、快速方便，能减少50%以上的工程时间和费用。土钉墙支护结构容易遭受渗水侵害，因而土钉墙支护结构不能作为挡水结构，而且还应做好防水措施。土钉墙中的土钉是通过土中放入钢筋，再进行注浆方式形成，依靠摩擦力来承受形变压力，土钉墙因为工程需要，产生了复合土钉支护技术，即在墙体中加入水泥钢筋，这种改进型技术能有效承受侧向压力，并有一定的防渗透作用，从而既能防水也能防土，是一种值得推广使用的新型支护技术。

1.2.2 暗挖法

暗挖法主要适用于不能应用明挖法进行施工的地区，所采用的施工原则是采取先设管注浆，后开挖支护、再快速封闭。在开挖时往管内注浆的目的是为了增加附近岩土的稳定性，开挖支护是为了提高施工安全性，快速封闭则是为了基坑结构不受外力因素影响。暗挖法的施工类型不多，较为常用的是单拱单跨以及多拱多跨法，如在地铁隧道、地下停车场的施工中会运用多拱多跨法。而另外一种方法不是拱形结构，如北京有些地下街道采用的是平顶暗挖法，在施工中遇到硬质岩石障碍会使用光面爆破技术，以减少基坑振动。

1.2.3 逆作法

通过在边坡放置混凝土水泥灌注桩的支护结构，在结构上部放置盖板进行施工的方法称为逆作法，也叫盖挖法。这种方法成本较低，对周边环境影响较小，比较适合建筑物较多的施工区域。其主要施工工序为，先是分层开挖，然后每层都放置支护结构，也可以是先将基坑挖到最深处，然后整体放置支护结构，前面一种工序在开挖地环境较为复杂、并且横断面比较大的情况，后一种则与之相反。这种方式在施工过程中不会破坏地下管道网和附近建筑物，因为其本身会对坑壁产生一定的支护作用，从内部减少结构变形状况，达到基坑稳固效果，是一种较为先进的支护技术。

2 深基坑支护技术设计

2.1 工程概况

我们以某一大型综合办公楼工程为例，简要分析深基坑支护技术设计方案，该工程为河流冲积平原，南北两侧有居民楼，东侧是南北走向马路，总占地面积是5090m2，地上总建筑面积是32180 m2，地下室共有两层，地下总建筑面积为12640m2。根据岩土测量报告提供的数据如下表所示：

基坑各具体参数表

根据工程具体参数，按照经济高效、安全可靠的原则进行方案设计，同时考虑多项综合因素和不利条件，采用灌注桩支护方案，并使用水泥搅拌桩系统进行挡土挡水。

2.2 支护结构设计要点

首先需要对桩体的体积等进行确定，根据基坑参数，设计出稳定性较高、安全性较强、形变量较小的桩体参数；其次是桩体支撑位置的确定，支撑位置对于基坑施工十分重要，需要兼顾稳定性和结构合理性，并能够保留一定的施工作业面；最后是防土防水工程处理，采用灌注桩必须注意桩体之间的连结牢固度，严禁出现小孔间隙，计算由承压带来的形变量，并安置防水帷幕，减少渗水原因造成的支护结构腐蚀。

3 结语

深基坑支护技术是建筑行业中应用较为广泛的技术之一，目前我国建筑基坑工程正朝着更深、更大的方向发展，并且由于施工环境的复杂性和建筑要求的严格性，深基坑支护技术在开挖过程中面对复杂情况的解决方案有限，往往是采用人工挖土为主，对于机械的应用和自动化开挖的手段还有待提高。在开挖当中为减少工程费用和时间，提高工程质量，必须加快研究新型深基坑开挖技术，大力开发先进地下挖掘机械，有效控制深基坑工程防水防土的问题发生，保障基坑稳定性。

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