高层建筑深基坑支护施工技术应用

许江浩

【摘 要】 本文就深基坑支护技术在我国建筑工程中的应用现状、施工技术进行探讨，并通过实例介绍，对深基坑工程的支护施工技术作一个全面的了解。

【关键词】 深基坑 支护 应用

一、当前我国深基坑施工的现状

随着城市建设的发展，各类用途的地下空间已在我国各大中城市中得到广泛利用，诸如大型或高层建筑多层地下室、民用、公用设施，鉴于这种对地下空间的开发利用，高层建筑深基坑支护技术得到了前所未有的发展和推进。

二、深基坑支护施工技术应用

1.深基坑支护施工技术的要求：根据建筑物的占有面积、基坑的边缘距、地质条件等进行合理设计；选择适宜的支护方式，这是确保深基坑施工安全的关键措施；由于深基坑支护工程既要保证基坑四周稳定，又要具有好的止水防渗效果。

2.深基坑支护施工技术：

目前建筑工程中深基坑支护技术的应用按照功能分主要有：

（1） 挡土体系：常用的钢板桩、钢筋混凝土桩深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。

（2） 挡水系统：常用的深层水泥搅拌桩、旋喷桩压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡基坑外地下水渗水到基坑内。

（3） 支撑系统：常用的有钢管和型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是支撑围护结构与限制围护结构位移。

深基坑的支护形式很多，在施工过程中要根据周边环境和地质状况进行支护形式的选择，基坑支护按照形式分，常用的有：

（1）钢板桩支护

钢板桩有带锁口或钳口的热轧型钢制成，把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙，被广泛应用于挡土和挡水。

（2）排桩支护

排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻（冲）孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩和桩之间有一定间距的疏排布置形式和桩与桩之间相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系差必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土冠梁加以可靠连接。这种基坑支护形式应用较广，且适用于各种土质、各种深度的基坑。

（3）地下连续墙支护

当软土层中基坑开挖深度大于10米、周围相邻建筑或地下管线对沉降和位移有较高要求时，常采用地下连续墙作为基坑支护结构。随着技术的发展和施工方法的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构，又是拟建结构的侧墙。地下连续墙支护墙体刚度大、整体性好，止水防渗效果好，适用于各种地质条件的超深基坑的支护结构，但是造价高，容易对环境造成影响。

（4）土钉墙支护

土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的细长杆件植入原为土体中，并在坡面上喷射钢筋混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同作用，形成复合土体以达到基坑支护的目的。

四、通过工程实例进行深基坑支护技术的探讨

（1）工程概况

广东省水利水电第三工程局医院扩建工程位于塘厦镇塘厦大道以西，框架剪力墙结构，总建筑面积18848.87㎡，拟建建筑地上10层，地下1层，结构选型为框架-剪力墙结构。

本工程地下室底板顶面标高-4.20m（相对标高），场地±0.00暂定23.45m。考虑本场地现状标高介于22.8～23.5m，因此在考虑0.1m垫层后，本基坑坑底标高为-4.55m（即绝对标高18.90m），基坑开挖深度约3.9～4.6m（图1）。

（2）工程地质条件

1.地层岩性

场地内分布的地层主要有人工填土、第四系冲积层、残积层和不同风化程度的泥岩。

①人工填土层（Qml）

素填土①：主要由粉质粘土混岩块堆填而成，均匀性差，分布整个场地，平均层厚2.33m。

②第四系冲积层（Qal）

粘土②-1：干强度中等，韧性中等，平均厚度1.40m，标贯击数平均4.4击。

粘土②-2：干强度中等～高，韧性中等，平均厚度2.36m，标贯击数平均13.6击。

③第四系残积层（Qel）

粉质粘土③：干强度高，韧性中等，平均厚度2.73m，标贯击数平均20.1击。

④侏罗系下统（J1）：

全风化泥岩④-1： 岩芯呈坚硬土柱状，平均厚度3.15m，标贯技术平均38.5击。

强风化泥岩④-2：部分夹中风化岩块，平均厚度5.94m，标贯技术平均64.1击。

中风化泥岩④-3： 岩芯呈块状、短柱状，质较坚硬，平均厚度4.54m。

（3）水文情况

勘察期间地下水主要赋存于第四系松散层及基岩裂隙中，勘察期间测得混和稳定水位埋深0.90～1.40m，平均1.08m，地下水位变化幅度为0.60m。地下水水质对混凝土有微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋有微腐蚀性。

（4）支护设计方案

本场地北侧及南侧距存在较多现有建筑，其高度介于1～6层，本设计对北侧及南侧支护段采用复合土钉墙（微型桩+预应力锚索+土钉）支护，其安全等级为二级；对东西两侧支护段采用土钉墙支护，其安全等级为三级。详见（图2、3）所示：

（5）主要设计参数及施工要求

1、微型桩

①桩身直径0.4m，桩间距1.5m，桩顶设0.4×0.4m冠梁，成孔孔径不小于0.4m，桩位偏差小于50mm，垂直度偏差小于1%。

②桩身、冠梁采用C20混凝土。

③桩身内置6ф20钢筋笼，保护层厚度40mm；冠梁通长配筋，等强焊接，钢筋保护层厚度50mm。

④桩身采用2～4级碎石，充填量不小于理论值的90%。

⑤注浆材料为P.O.42.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比0.45～0.5，分两次注浆，第一次为常压注浆，第二次为高压注浆，注浆压力不小于2MPa。

2、预应力锚索

①预应力锚索采用3×7Φ5，材料为1860MPa高强钢绞线，水平间距3.0m（两桩一锚）；

②孔位允许偏差为水平方向100mm，垂直方向50mm，预应力锚索钻孔倾斜度偏差不大于3%，成孔直径不小于150mm，孔深应超过设计长度0.5m，终孔后应认真清孔。 水泥采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥拌制，水灰比为0.45～0.55；

③锚固体应进行现场同条件养护，经检验锚固体强度达到设计强度70%后方可进行张拉锁定，锚固体设计强度25MPa；

④预应力锚索的外露张拉段始终保留，不可截断。当预应力锚索出现明显的预应力损失或基坑位移过大时，进行二次张拉；

⑤预应力锚索采用二次注浆，一次注浆为常压注浆，二次注浆压力不小于2.5MPa。锚索自由段末端应设置止浆塞，以确保自由段的自由以及锚固段的二次注浆效果。

3、钢花管土钉

①钢花管土钉孔位和孔深允许偏差均为50mm，采用打入式成孔，设计承载力为8KN/m。

②钢花管土钉注浆材料为P.O.42.5普通硅酸盐水泥净浆，水灰比0.45～0.55，水泥浆应随拌随用；

③钢花管注浆必须密实饱满，注浆管应插至距孔底300mm处，注浆压力不小于1Mpa。

4、挂网喷射砼

①在基坑旋挖桩桩间开挖面喷射100mm厚混凝土面层；

②喷射混凝土强度等级C20，水泥、砂、石子配合比例为1：2：2.5或根据配合比试验进行；

③喷锚墙面层钢筋网按φ6@200×200布置，土钉端头设水平向2Φ16加强筋。

5、其它技术要求

①设计未特别指明处均按有关规范施工；

②土层锚杆在开挖的深基坑墙面或者尚未开挖的基坑立壁土层钻孔，在达到要求的深度后再次扩大孔的端部，一般形成柱状。实施锚杆支护技术施工，主要将钢筋、钢索或者其它类型的抗拉材料放入孔内，然后灌注浆液材料，令其和土层结合成为抗拉力强的锚杆；

③支护效果

在深基坑支护完成后的施工期间，无坑壁坍塌问题出现，通过仪器对周围建筑物进行位移、沉降观测，无明显的变形现象出现（如下图所示）。复合土钉墙（微型桩+预应力锚索+土钉）和土钉墙支护能够保证该工程的顺利进行，并且保障周围的建筑物的安全和稳定，没有破坏周围建筑的地下管线，因此实施深基坑支护施工方案是可行的。

五、结束语

鉴于高层建筑深基坑工程施工的风险性和复杂性，加上进行基坑支护的形式众多，因而，这就要求在施工过程中，我们要综合考虑工程地质条件、水文条件、周边环境等因素，制定一套安全、可靠、经济可行的施工方案，以充分发挥基坑支护的作用。