关于高层建筑施工中的深基坑问题探析

【摘要】深基坑支护工程是近二十年来发展成新的一门学科，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，业主、施工单位往往只强调基坑支护施工的临时性，而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。本文介绍了高层建筑深基坑施工的主要特点，分析了基坑开挖稳定性影响因素，探讨了常见深基坑问题及的策。

【关键词】高层建筑 施工 深基坑

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

随着近年来社会的发展，高层和超高层建筑愈来愈多，高层和超高层的出现大大提高了土地使用率，同时，与之配套的地下室的设计也就显得尤为重要，有些高层建筑的地下建筑深达到十几米，地下建筑多达三、四层，正因为如此，深基坑支护虽然是临时建筑，不过其重要性使其俨然成为整个高层建筑工程施工过程中一个不可或缺的环节。大量工程实践表明，深基坑工程是通常较为复杂，涉及到挖土、挡土、围护和防水等多个要点，要想顺利地施工，任何一个环节都不能有所失误，为此，就要求旌工单位加强管理，严格对照施工的规程和设计规范有效地组织工程的旄工，涉及到的施工中的要点部分，还需要制定出科学且具体的措施。

二、高层建筑深基坑施工的主要特点

1、基坑深度增大

为了使用方便、节约土地，为了符合城市管理规定及人防需要等，建筑不断向地下发展。过去建l~2 层地下室，在大城市也不普遍，中等城市则更为少见。现在大城市、沿海地区尤其是特区，地下34 层已经很平常，5-6 层也很多见。因此，基坑开挖深度多在lOm~16m 之间。

2、地质条件差，基坑环境复杂

在某些沿海经济开发区，建筑工程所处的地质条件差的问题较为突出。城市中，高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并紧靠重要市政公路。而一般情况下，这些地方的原有建筑结构陈旧，地上与地下管线密布。因此，基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定，也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。

3、基坑支护方法多

目前，深基坑支护的方法越来越多，如混凝土灌注桩、人工挖孔桩、预制桩、深层搅拌桩、钢板桩、地下连续墙、锚钉墙等，还有各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护。

4、基坑支护工程的破坏性大

深基坑支护工程技术较复杂，而且当基坑支护失效时，会造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂，引发工程纠纷，甚至出现严重的破坏，造成重大的经济损失及人员的伤亡。因此，在具体的工程实践中，科学设计和处理深基坑支护结构，并采用安全合理的支护技术措施保证深基坑施工至关重要。

三、基坑开挖稳定性影响因素分析

基坑支护的目的是为了保证基坑周围土体的稳定，若基坑较浅土质好，放样后就可以直接竖立开挖，基坑周围土体往往能够自己稳定。

1、基坑过深, 出现坍塌现象

基坑过深时，如不采取一定的支护措施就要产生坍塌。早期方法是采用砌石块挡土结构，但这种方法仅适用于土质好基坑不太深的情况。高层建筑基坑仅在开挖施工基础过程中起作用，回填土后就不起多大作用，所以它服务时间短，都采用砌石挡土就不经济，改用其他简易方法是可行的，如草袋、蛇皮袋装砂石、土工布裹体压实等。

2、基坑支护传统方法受到限制，促进新方法出现

随着城市对高层或超高层建筑的需要，传统方法受到了局限。如场地环境、挡土承载力不足等，也就相继出现了灌注桩、搅拌桩、挖孔桩、沉管桩、地下连续墙等基坑支护结构。这些支护结构承载力大为提高，桩径可达4m 以上，承载力也达到1000kN 以上。

3、基坑内常受水的影响，产生沉降

如果基坑内有水，在施工期间应及时排除。排水与降水总会使周围土层产生沉降，沉降过大会影响邻近建筑物的使用。最为理想的方法是使基坑内的水既降低又排走，而基坑外侧的地下水位却又维持原状，这就是所用的止水帷幕法。如将挡土护坡桩的间距稍大于桩径，￠1000 的灌注桩间距可选为￠1200, 相邻两桩的外侧筑一根￠400 的混凝土止水桩，为预防两桩间连接不密实，可在大小桩连线上进行高压灌浆。另一种方法是回灌井点技术，在井点降水时，降水井点与原存在建筑物之间打回灌井和做回灌沟，在降水和排水的同时，将水注入回灌沟而流进回灌井中，使靠近建筑物一侧的地下水位得以减小，从而有效控制地面沉降。

四、常见深基坑问题的对策

1、支护结构设计计算问题及对策

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计算的安全系数．从理论上讲是绝对安全的，但却发生破坏：有的支护结构却恰恰相反．即安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求．但在实际工程中却获得成功。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．也是一个松弛过程．随着时间的增长，土体强度逐渐下降，并产生一定的变形。这说明在设计中必须给予充分的考虑．但在目前的设计计算中却常被忽视。支护结构设计时要考虑由于超孑L隙水压力对土体的影响．对土的各项物理力学性质指标取值要慎重．为了使取值更加可靠．最好在工程桩结束后．对土体做原位测试．以取得第一手资料．积累经验，提高工程的设计与施工水平，预防和避免事故的发生。

2、支护结构的空间效应问题及对策

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。深基坑边坡失稳常常在长边的居中位置发生．这说明深基坑开挖是一个空间问题。目前．支护结构中支撑的形式很多，但主要有两类：内撑式和拉锚式。

对于拉锚式，每根锚杆单独作用．靠土体的锚固作用形成水平承载力，锚杆之问仅靠腰梁联系，维持围护桩墙的平衡。

对于内撑式，通常采用井字梁加立柱．这样，排桩墙、支撑梁和立柱就形成一个空间框架结构。尤其当有两道以上的水平支撑时．空间效应就更加明显，这时．水平支撑梁就不仅起单根支撑作用．而是以整体结构的形式起支撑作用。然而．目前在支护结构设计中，完全没有考虑内撑式支护结构的这一空间效应．将内撑式和拉锚式同等看待，即仅仅提供一个水平支撑力．是不合理的。

传统的深基坑支护结构的设计是接平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲．这种平面应变假设比较符合实际．而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以．在未能进行空间问题处理前而需按应变假设设计时．支护结构的构造要适当调整，以适应开挖空间效应的要求。

在支护结构中．支撑的形式及位置对结构的变形和内力有显著的影响。选择合理的支撑形式及位置．对围护结构的稳定性．减少位移及降低造价有很大的作用。一般的支护结构中．围护桩墙的顶部都设有压顶圈梁，压顶圈梁不但将各单桩联系起来．增强桩间的整体性．而且作为施工人员的通道．为施工提供方便。对排桩墙来说．压顶圈梁加角撑作为第一道水平支撑．与一般水平支撑梁不同．它主要靠梁的抗弯刚度而不是靠钢筋混凝土的抗压刚度提供支撑力．如果基坑的平面形状接近圆形和正方形．则将压顶圈梁及腰梁设计成圆环形是最适合的．这样可以改善支撑梁的受力条件．将弯矩转化为轴力．充分利用混凝土的抗压强度。从而大大降低工程造价．同时扩大坑内的施工空间．方便了施工。

支护桩墙的稳定性及位移．在开挖面以上可以用内支撑和外拉锚加以控制．在开挖面以下则主要受制于基坑底部土的抗力和桩墙的入土深度。基坑底部土质较硬，将桩墙插入硬土层．就会明显地抑制桩墙的位移和提高其稳定性。桩墙的入土深度对其稳定性及变形也有显著的影响．但人土深度到达一定时。其效果就越来越小。故对于深厚的软土层，不能靠无限增加入土深度来提高支护稳定性和控制位移。

结论

综上所述，深基坑施工技术水平的不断提高与发展，应充分了解基坑施工的特点及影响因素，对结合自身的工作实践，对深基坑施工中存在的主要问题进行总结，采取有效的解决措施，从而保证工程的质量及安全，使用建筑业的不断发展与壮大。

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