高层建筑深基坑施工技术

李 建

李 建

【摘 要】我国随着经济建设和城市建设的快速发展，地下工程越来越多，施工时都需要开挖较深的基坑。本文结合实际工程，对高层建筑深基坑施工技术进行探析。

【关键词】高层建筑；深基坑施工

1 工程概况

本工程总建筑面积44 774m2，地上为30层，地下为3 层；外檐最高 90. 5m，基础平均埋深12. 3m。本工程西侧紧邻市政燃气管线，拟建地下结构西侧距现有红线围墙距离为1. 7～ 2. 7m，墙外为小区的道路，南侧地下车库建筑外边线距离居民住宅仅 12m，东侧为施工现场临时道路和项目部的现场办公房。

1. 1 工程地质条件

拟建场地地形基本平坦，地面标高为65.300 ～ 65. 840m。根据现场勘探、室内土工试验结果与原位测试的综合分析，在本次勘探深度范围内（最深 50. 0m）的地层。自然地坪下 1.4m的深度范围内主要为杂填土与素填土；自然地坪下9～1. 4m 深度范围主要为砂质黏土、粉质黏土、黏质粉土一类性状接近的黏性土壤；这之下的土壤主要为细砂、卵石、圆砾等砂质土壤。

1. 2 水文地质条件

根据岩土工程勘察报告，场地下各层地下水的类型、埋深如表 1 所示。

表 1 场地下各层地下水类型、埋深

序号 地下水类型 静止水位标高/m 埋深/m

第1层 层间水﹙潜水﹚ 29.11～31.890 7.5～10.5

第2层 层间水﹝具承压性﹞ 18.350～18.910 20.5～21.3

根据区域水文地质和工程地质资料分析，场区浅层具有赋存台地潜水的条件，一般埋深为 3～5m，主要接受大气降水入渗、地下水侧向径流及管道渗漏等方式补给，以蒸发及地下水侧向径流等方式排泄，天然动态类型属于渗入-蒸发、径流型。其水位年变化规律为，6—9 月水位较高，其他月份水位较低，年变化幅度一般为 2～3m。

2 基坑工程的主要施工技术

2. 1 土方开挖

在基坑北侧中部留置 1 个马道口，作为运土车与挖土机械进出基坑的通道，马道上口宽>8m，坡度20°，设置 2个平台。马道用地表强度硬度较大的杂填土和部分外运进场的砂石铺于表面。在基坑内留置运土车行走的循环道路，道路宽度≥5m，沿基坑周边呈椭圆形布置。

土方开挖遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”。土方分 4 步挖至槽底，每步挖深控制在 4m 内。槽底预留 250mm 土人工清槽。首先开挖基坑内周边土方，周围土方开挖至每步的设计标高后为土钉墙、预应力锚杆的支护工序创造工作面，立即进行该步的基坑支护施工。

2. 2 基坑支护

1）土钉墙施工工艺

开挖至工作面→修整坡面→放线定位→成孔→插筋→堵孔注浆→绑扎固定钢筋网→压筋→喷射混凝土面层→面层养护→下步开挖。

其中的关键工艺为：成孔并质量检验合格后应立即插筋注浆，为保证注浆饱满，所有孔均采取二次注浆，孔口及时用水泥袋封堵；为了保证混凝土面层的刚度、强度，面层钢筋网片外设置14 @1 500mm×1 500mm 纵、横向压筋网，压筋与钢筋网片绑扎牢固；面层混凝土的施工配合比为水泥∶砂∶石屑 =1∶ 2∶2（质量比），坍落度 40～ 60mm，喷混凝土施工时喷枪距坡面距离控制在 0. 6～ 1. 2m，自下而上喷注。

2）护坡桩施工工艺

施工准备→桩位测量定位→鉆机就位→钻至孔底→提钻注压混凝土→清理孔口→振击插钢筋笼→混凝土振捣→桩身养护→剔桩头。

其中的关键工艺为：桩位的测量定位务必要准确，桩位复核无误差后用粗钢筋在桩中心点垂直打孔标记；根据本工程岩土工程的勘察报告，桩端处于砂土层，为保证桩的有效长度，实际钻孔均比设计值深 0. 5m 以上；提钻速度要缓，避免断桩，注压混凝土要及时和连续，混凝土的粗骨料粒径最大不得超过 20mm，砂率保证 45%以上；插钢筋笼时务必保证定位准确和钢筋笼的垂直度，防止碰撞孔壁，待钢筋笼下放至感觉遇到混凝土的助力后再启动振捣器，振捣时间不少于 5min。

3）预应力锚杆施工工艺

施工准备→钻机就位→校正孔位角度→钻孔及抽钻→插送杆件→注浆、补浆→杆体养护→安装钢梁锚具→张拉锁定→钢梁拆除。

其中的关键工艺：钻至设计孔深后停止进尺，但应继续旋转钻杆 1min 后再缓慢抽钻，防止孔端部土坍塌及实际孔深不够；注浆材料选用纯水泥浆，水灰比在 0. 45 ～0. 55，水泥为 P·O32. 5，注浆管与杆体一同插至孔底，注浆开始 2min 后随注浆随缓慢抽管，注浆至孔口泛出水泥浆，之后每隔 10min 反复注浆 1 次，每个孔至少 2 次注浆，保证锚杆孔注浆饱满；锚杆孔注浆的强度达到 75% 以上后方可张拉钢绞线，张拉前进行 1 次预张拉使所有钢绞线顺直，受力均匀，正式张拉至设计荷载的 105% ～110% 后卸载锁定，锁定后 48h 发现预应力损失超过设计值10% 应进行补张拉。

2. 3 基坑降水

地下水对深基坑的安全稳定和地下工程的施工影响巨大，针对本工程的实际情况，制订了一套安全可靠、技术可行、经济合理的降水方案。根据地质勘察报告，影响本工程大面积基底的地下水为第 1 层潜水，其静止水位埋深 8. 5m，含水层厚度 7. 2m，渗透系数 25m/d，该含水层的土质主要为细砂中砂、卵石圆砾状土层。第 1 层潜水层下土质为重粉质黏土层，它是相对的隔水层。隔水层下为第 2 层潜水（为微承压水），静止埋深 21m，对本工程无影响。

根据地下工程的施工要求，本工程设定的降水目标为将第 1 层潜水降低至基底下 1m。结合以往工程经验和本工程的特点，采用环形封闭布置管井降水。

管井降水的简要计算：基坑等效半径 R =，F 为管井包围的基坑面积取5 476m2，R =41. 8m 。

降水井深度 H = H1+ h + iL + l，H1为井点管埋设面至基坑地面距离；h 为基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离，取 0. 5～1m，取下限1m；i 为降水曲线坡度，本工程环状布置管井井点取1 /10～1 /15；L 为井点管中心至基坑中心的距离，本工程近似为 R；l 为滤管长度，取 1m。计算得 H =18. 98m，取 19m。

另外，根据基坑涌水总量和单泵单井的出水能力，计算出管井数为 34. 4，考虑管井间距布置的均匀性和一定的备用系数，设置 38 眼管井，井间间距8m。

管井的施工工艺流程为：施工准备→测量定位→挖泥浆池→井位探坑→钻机就位→钻进成孔→置换泥浆→下放井管→填埋滤料→黏土封闭→清水洗井→布排水管→架设电缆→安装水泵→联网抽水→降水维护。

需要格外注意的是，管井位于护坡桩的区域在布置和施工时要适当调整井位，防止护坡桩的预应力锚杆打穿管井。同样，在土钉墙及预应力锚杆的区域也应注意该类问题。基坑中有个别电梯井、地下人防集水坑的部位，其井底坑底埋深超过大面积基底埋深，对此在电梯井、集水坑中个别打井，井深6m，单独降水。

2. 4 基坑监测

本工程根据委托的监测单位提供的专业方案，基坑位移监测基点 6 个，位移监测点 17 个。高程监测点可采用位移监测点。本工程基坑深度为12. 3m，根據相关规范确定基坑的变形监控按一级基坑处理。

监测方案的主要环节为：基坑开挖深度<2m 前应建立完成监测点，确定初始值。开挖过程中每天定时监测 1次，如发现位移量较大或局部位移突变，应每隔4h 监测 1 次，开挖至槽底并且边坡稳定后监测周期视季节等情况安排，可 3～ 7d 1 次。坡顶的水平位移预警值为：支护1区 25mm，支护2 区45mm，支护 3 区 35mm。在基坑开挖前先行测量基点的高程，确定沉降的初始值，土方开挖后每 3d 观测 1 次沉降数值，沉降稳定后每 7d 测量 1 次。根据规范要求，坡顶沉降量报警值为 0.3%～0.5% 的基坑深度，换算成绝对值为 25～30mm，本工程取25mm。相邻建筑物沉降报警值取15mm，相邻重要管线沉降报警值取 20mm。

3 结束语

通过工程实践证明了本基坑工程支护、降排水、基坑监测等各方面都是安全、经济可行的。为以后类似工程提供了范例。