刍议高层建筑深基坑支护技术

摘要：随着社会的进步，经济的发展，高层建筑日益增多。目前，我国国民经济日益蓬勃发展，建筑业正向着大型化、高层化快速发展，大量大型建筑、高层建筑拔地而起，日益增多。随着高层建筑的不断建设，高层建筑的基坑的支护施工技术就越加凸显其重要性。本文从技术的产生起由及类型出发以土钉墙深基坑技术为例对深基坑施工技术进行论述。

关键词：高层建筑 深基坑 支护技术

众所周知，深基坑工程是随着城市建设事业的发展而出现的一种类型的岩土工程，任何建筑都必须有一个好的基础，对大型高层、超高层建筑来讲，这点尤为重要。于是深基坑的施工安全技术的重要性日益凸显。

一、深基坑施工技术的产生起由及类型

1、深基坑施工技术的产生起由

基坑支护施工是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施的施工。常见的基坑支护型式主要有：排桩支护，桩撑、桩锚、排桩悬臂；地下连续墙支护，地连墙+支撑；水泥土挡墙；钢板桩支护；土钉墙（喷锚支护）；逆作拱墙；放坡；基坑内支撑等等。伴随着目前建筑发展趋势，深基坑施工也向大深度、大广度方向发展。基坑施工的规模的加大也直接导致了施工周期变长，施工难度加大。

2、深基坑支护类型

（1）土钉墙支护

（2）搅拌桩支护

（3）柱列式灌注桩、排桩支护

（4）内支撑和锚杆支护

（5）钢板桩支护

（6）地下连续墙

二、深基坑支护所存在的问题

1、支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当 深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度，但由于地质情况多变且十分复杂，要精确地计算土压力目前还十分困难，关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题，尤其是在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构的实际受力。

在深基坑支护结构设计中，如果对地基土体的物理力学参数取值不准，将对设计的结果产生很大影响。土力学试验数据表明：内磨擦角值相差5，其产生的主动土压力不同；原土体的内凝聚力与开挖后土体的内凝聚力，则差别更大。施工工艺和支护结构形式不同，对土体的物理力学参数的选择也有很大影响。

2、基坑土体的取样具有不完全性 在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样分析，以取得土体比较合理的物理力学指标，为减少勘探的工作量和降低工程造价，不可能钻孔过多。因此，所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。但是，地质构造是极其复杂、多变的、取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此，支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。

3、基坑开挖存在的空间效应考虑不周 深基坑开挖中大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳，常常以长边的居中位置发生，这是以深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时，支护结构要适当进行调整，以适应开挖空间效应的要求。

4、支护结构设计汁算与实际受力不符 目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏；有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。 极限平衡理论是深基坑支护结构的一种静态设计，而实际上开挖后的土体是一种动态平衡状态，也是一个土体逐渐松弛的过程，随着时间的增长，土体强度逐渐下降，并产生一定的变形。所以，在设计中必须充分考虑到这一点。

三、以土钉墙支护技术为例论述

土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射混凝土面板相结合,形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力,从而保持开挖面的稳定,这个土挡墙称为土钉墙。土钉与土体形成复合体,提高了边坡的整体稳定性和承受坡顶超载能力,增强土体破坏延性,改变边坡突然塌方性质,有利于安全施工。土钉墙移小,一般测试约为20mm,对相邻建筑影响小,设备简单,易于推广,由于土钉比土层锚杆长度短得多,钻孔方便,注浆容易,而且喷射混凝土等设备,施工单位均易办到;如能与土方开挖配合好,实行平行流水作业,则工期可缩短,噪音小;经济效益好,一般成本低于灌注桩支护。

1.土钉墙施工工艺

(1)土钉墙施工工艺流程:土方开挖修整边壁测量、放线钻机就位安钻杆校正孔位调整角度钻孔钻至设计深度清孔插入土钉压力灌浆养护。(2)喷射混凝土面层施工工艺流程:立面平整绑扎钢筋网片干配混凝土料依次打开电、风、水开关进行喷射混凝土作业混凝土面层养护。

2、主要施工工艺

(1)测量放样。施工准备阶段首先按图纸尺寸把基坑上口线和下口线在实地做好测量记号及木桩标志,用滑石粉在实地划线。(2)基坑开挖。大面积基坑开挖,由于地表层的滞水和深层的渗水及降雨,会造成基坑大量积水。这些水如不及时排出势必影响施工,所以在坑的四周、坑内每隔30m挖一条积水沟和相应的积水坑。每一层开挖基本上做到积水沟与积水坑连成网络,并及时将积水抽出坑外。(3)打土钉孔,孔径l00mm,水平钻机成孔。(4)土钉制作、安装。土钉使用前须除锈,除油、焊牢(搭接焊长不少于10倍的钢筋直径);为保证土钉插入孔后居孔中央位置,以便在注浆后增大钢筋与砂浆的握紧力,土钉应焊托架,托架为对中支架,相邻两托架间距2m;注浆管同土钉插入锚孔时,对注浆管下端口应采取保护措施,以免堵塞;注浆管必须随土钉下至孔底,若中途注浆管脱落,必须重新安装土钉;注浆的水泥浆液按设计配比进行,水灰比为0.45-0.55,速凝剂用量为水泥用量的3%,控制压力0.2-0.4Mpa;注浆时,要做到边注浆边往外拉动注浆管,不可拉动得太快,以免造成水泥浆脱节而使浆液不够饱满;注浆开始或中途停止超过30min时,就用水清洗注浆机及注浆管,重新注浆;砂浆严格按配合比计量并搅拌均匀,随拌随用,一次拌合的水泥浆应在初凝前用完,并严防石块,杂物混入;注浆过程中观察孔口返浆情况,如孔口返浆用粘土在孔口围僵,确保浆液的密实。(5)挂网、泄水管孔布设。①挂网。挂Φ6.5@200(双向)钢筋网,挂网时间应在注浆4h后进行。网距壁面30mm,与井字型钢筋架焊接在一起或用22的铁丝扎牢。采用螺纹钢与同层土钉贯穿作为联系肋筋,Φ14肋筋与网面钢筋绑扎或焊接牢靠。支护面沿水平和竖直向预埋长500-1000mm直径50mm外罩滤网的PVC管作为泄水管,管子口部四周用水泥浆封固。②喷射混凝土面层。待钢筋网编制与连接筋焊接完成后,应及时喷射混凝土面层。本基坑采用9m3空压机喷射装置,喷射混凝土配合比严格按实验室配制单,同时加入一定量的外加剂,速凝剂的掺入比为3%,喷射混凝土强度等级≥C20。(6)土钉与混凝土面层连接。土钉弯头四周用一根长度为300mm的Φ14钢筋与联系筋焊接。(7)挂网喷混凝土的支护。基坑先按1:0.75放坡挖土,人工修面,按设计要求人工打入钢筋土钉,挂Φ6.5@200(双向)钢筋网,保护层20mm,喷射C20混凝土厚60mm。

四、结束语

基坑工程是建筑工程的一个重要组成部分，特别是深基坑工程施工的成败往往事关工程全局。良好的基坑支护施工技术，是整个工程施工顺利的前提与保证，是整个庞大工程的重要开端。因此，加强对建筑深基坑施工技术的认识与研究意义重大。

参考文献：

【1】张雪，秦跃民.深基坑支护施工技术[J].兰州工业高等专科学校学报，2003，10(4):48~50.

【2】李宏庆.深基坑土钉支护的工程实践.山东建材,2006.

【3】汉等.深基坑工程[M].北京：机械工业出版社，2002.