高层建筑深基础基坑围护技术分析

【摘要】上海市作为我国对外开放的窗口城市，在我国城市建设中有着举足轻重的作用，随着城市人口的日益增多和城市化的不断发展，城市发展空间越来越狭小，建筑向空间发展的要求越来越迫切，高层建筑的建设越来越多，高层建筑深基础基坑工程随之增多，对深基础基坑围护技术的研究和分析相应增加。由于上海市位于沿海地区，地下水位较高，表层土质以砂土为主，高层建筑基坑的面积和深度都要大于一般的基坑，如果在基坑开挖、围护等方面出现错误，就有可能形成流沙或者基坑周边土地的大面积坍塌，给高层建筑的施工带来无法估量的损失，不仅会严重影响工期，造成经济利益的巨大损失，而且还有可能造成人们生命财产的损失。因此，深基础基坑围护技术的影响不仅及于基坑本身的稳定性，而且必然及于基坑周围的环境。本文从上海市的地质水文条件出发，简要论述了高层建筑深基础基坑围护技术。

【关键词】高层建筑；深基础基坑；围护技术；注意事项。

1 引言

随着上海城市建设的飞速发展，高层建筑的建设越来越多，由于上海市地处沿海地区，地下水位高，土层中沙土的含量高，这些都为深基础基坑的围护带来了困难，防坍塌和基坑降水成为深基础基坑围护必须解决的关键技术问题。上世纪80年代以前，深基础基坑较少，使用常规的基坑围护技术就能够保证基坑自身的安全和周围环境的安全。但是，高层建筑的建设，造成深基坑开挖工程越来越多，单靠传统的基坑维护技术已经不能满足高层建筑发展的需要。80年代以来，我国在深基础基坑围护技术方面的研究取得了长足的进展，通过系统、科学的研究，符合我国国情的一系列深基础基坑围护技术得到了广泛的应用，大型施工机械设备的采用，对深基础基坑的开挖效率是极大的促进，同时，基坑开挖的安全和质量的要求也随之提高。但是，如果在深基础基坑设计及施工过程中出现失误，就有可能给高层建筑的建设带来不可估量的损失。因此，必须结合高层建筑施工地的地质水文条件，制定科学、合理的深基础基坑围护方案，采用先进的监测技术，全面促进深基础基坑的质量和安全控制。

2 上海市的地质水文状况

上海市位于长江出海口，为长江三角洲冲积地形，平均海拔4米左右，陆上最高制高点是海拔99米的佘山。经度介于东经120度51分至东经122度12分之间，维度介于北纬30度40分至北纬31度53分之间。地处北亚热带，属季风性气候，雨量充足，日照时间长，雨热同季，温和湿润，春秋短，冬夏长。全市土地面积为6340.5平方公里，东西宽约100公里，南北长约120公里，占全国土地总面积的0.06%，海岸线长度约为172公里。全市水网密布，河湖众多，水域面积占总面积的11%，为697平方公里，属黄浦江水系。按照土层分布及土层特征分为三个区域，下面又分为13个亚区，每个区域的地层特征不同，需要在深基础基坑开挖中采取相应的围护方法。

3 上海市深基础基坑围护技术简介

上海市深基础基坑围护由水平支撑结构和垂直挡土结构组成，由于高层建筑大多在市区建设，地下管线分布及相邻建筑的存在对深基础基坑维护的要求较高，在基坑围护设计时既要保证基坑自身的安全，又要保证地下管网、地下基础设施以及周围环境的安全，同时，还要提供足够的基坑开挖施工作业空间。因此，对深基础基坑围护的技术要求较高。主要有以下几种围护技术：第一种技术是钻孔灌注桩围护技术，该技术最早使用于1893年，适用于地基条件较差的高层建筑基坑的围护，其原理是在地基中打出桩孔，通过放置钢筋笼并进行混凝土灌注成桩，按照桩孔大小可分为小桩、中桩和大桩三种。随着大功率打桩机的的研制成功，钻孔灌注桩技术被广泛地应用于高层建筑、超高层建筑深基础基坑的围护。钻孔灌注桩按成桩工艺可分为套管护壁法钻孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩、干作业法钻孔灌注桩三种，具有对周边环境影响小、无振动、无噪音地面无侧移或隆起、入土深、能有效卸去来自地面的荷载，减少沉降、可以穿越各类土层、简单轻便、布桩间距大、承载力高等技术特点。第二种技术是钢板桩围护技术，钢板桩是边缘带有锁口相联动置，可以自由组合形成严密的挡水墙或者挡土墙的钢结构体。根据工艺的不同又可分为冷弯薄壁钢板桩和热轧钢板桩两种。可分为为Z形钢板桩、U形钢板桩、L形钢板桩、S形钢板桩、直线型钢板桩等，适用于地下水位较高以及地基柔软的深基础基坑维护，能够充分起到挡水和挡土的作用。其工作原理是利用打桩机将钢结构体打（压）入地基，通过互相紧密连接形成钢板桩墙，有效阻挡水及柔软地基的荷载，其技术特点是止水性能好、施工简便、可以重复使用、不受地下水和地形的影响、强度高、不需开挖、减少废物处置、结构简单而实用、符合环境保护和安全要求、不受天气条件制约等。第三种维护技术是复合采用钻孔灌注桩和钢板桩围护技术。在止水要求迫切的一侧采用钢板桩围护技术，在其他侧面采用钻孔灌注桩围护技术。由于钻孔灌注桩和钢板桩的刚度差异较大，因此，在钢板桩一侧基坑边缘卸载，在基础完成之后拔出钢板桩以实现在先施工地下建筑与在后施工地面工程的连接。采用这种围护技术，可以有效发挥钻孔灌注桩和钢板桩各自的特点，扬长避短，互相配合，既能有效缩短工期，又能保证深基础基坑维护的安全和质量。

4 上海市深基础基坑围护中的注意事项

基于上海市地下水位高以及土层含沙量较高、地基柔软的地质水文条件，在深基础基坑围护中要综合考虑上海市的实际情况，采用科学、合理的围护技术。首先，要结合上海市的地质水文条件制定科学、合理的围护技术方案。在经过对深基础基坑所在地域进行详细的地质勘测，并掌握真实的第一手资料的基础上，对采用的围护技术进行科学的论证和分析的基础上，优选出符合上海市深基础基坑围护实际的基坑围护技术方案，并组织施工人员和基坑围护技术人员对该方案进行认真的了解，做到在基坑围护施工时心中有数，确保该方案的正确实施。其次，要加强对上海市深基础基坑围护施工的适时监控。任何技术的实施都离不开有效的监控手段，基坑围护技术的采用也不例外。对基坑围护施工的适时监控既是确保上海市高层建筑质量与安全的的直接保障，又是确保及时消除事故隐患的重要措施，基坑围护技术方案的制定，并不代表了该方案能够切实得到执行，在基坑施工中加强全面监控，可以确保技术人员及施工人员严格按照技术方案制定的技术操作规程进行施工，发现不符合方案要求的行为，坚决要求违规人员予以改正，确保科学、合理地应用深基础基坑围护技术进行高层建筑的建设。