高层建筑在深基坑施工中的常见问题研析讨论

王红方

北京城建安装集团有限公司 北京 100000

现代工程建设模式下，高层建筑的体量规模不断扩大，这对于建筑基础的稳定性提出了较高的要求。深基坑施工是建筑基础施工的关键内容，通常将开挖深度超过5m，或者深度不足5m、但是地质条件、周围环境以及地下管线特别复杂的工程称为深基坑工程。深基坑施工质量对于高层建筑整体质量具有较大影响，在建筑项目基础施工阶段，应严格控制深基坑施工技术应用，防范并处理深基坑施工常见问题，以此来增强建筑基础整体承载能力，保证建筑结构整体的稳定性、安全性。

1 基于高层建筑的深基坑施工特征

作为高层建筑施工中一项复杂的系统性工程，深基坑施工包含基坑开挖、支护、降排水等诸内容，这些施工内容直接关系着建筑基础的承载能力，影响着建筑结构的稳定性和安全性。从施工过程来看，高层建筑深基坑施工具有区域性、复杂性和专业性的特征。一方面，当高层建筑施工区域不同时，其深基坑施工的条件也有较大差异，故而在深基坑施工初期阶段，就必须通过测量工作掌握工程建设区域土壤成分、地质结构的复杂程度，结合工程建设区域实际情况调整深基坑施工方法，保证深基坑施工工艺与地质环境的匹配性。另一方面，深基坑施工的复杂性表现在施工人员不仅需要考虑基坑开挖工作，而且需要对基坑支护、降排水施工等内容进行有效控制，同时在深基坑施工中还需要考虑具体施工内容对周边建筑、管线等因素的影响，施工过程综合性、复杂性特征突出。另外，保证深基坑施工专业性是高层建筑工程项目建设的内在要求，即针对复杂的工况环境和较多施工内容，施工人员需要在结构工程知识、土力学理论的基础上，融合使用测试技术、计算技术、施工技术及施工机械等手段，灵活化的调整施工技术和路线方案，并标准化地完成深基坑施工，以此来提升深基坑承载能力，满足工程项目建设的实际需要[1]。

2 高层建筑深基坑施工内容及技术要点

2.1 基坑开挖

深基坑开挖施工初期阶段，先应按照设计要求系统化的开展地质勘察工作，在地质勘察中，除掌握深基坑施工区域的地质、水文情况外，还应校核深基坑的平面尺寸和基底标高，此外通过初期勘察工作，施工人员还需要了解深基坑开挖周围区域地下管线、构筑物的布局情况，最后再结合勘察结构设计土方开挖施工方案，分层分段地进行深基坑开挖施工。

在现阶段的深基坑土方开挖施工中，台阶法是较为常用的一种施工技术，该工艺下，施工人员会通过长臂挖机线挖中间段，然后由中线向两侧开挖。在具体的土方开挖操作中，应严格按照设计要求控制挖土的标高，通常高层建筑深基坑的挖土误差需保持在20mm以内。基于这一要求，即将挖土到设计标高时，应将标高移入槽底，然后撒上白石灰点，以此来帮助挖机操作人员准确控制挖土深度。另外当高层建筑深基坑项目位于城市中心地带时，其基坑边缘部位往往不具备堆放挖土的条件，此时应通过坡道出土的方式将挖土运输到固定点堆放，以此来实现施工内容与施工环境的有机统一。

2.2 基坑降水

现阶段，建筑工程项目施工环境愈发复杂，在高层建筑施工中，一些项目施工区域中的土层含水率较高，这要求在深基坑施工中还应规范做好降水工作。常用的深基坑降水包含明排降水、堵截治水、井点降水三种形式。其中明排降水先需要设置排水明沟，然后结合降水规模设置水泵，以此来将基坑的积水排至坑外。基坑降水施工中，明排降水的重点在于严格控制底层环境，避免施工区域出现流砂、流土、潜蚀、淘空、塌陷等问题。堵截治水是通过排水夹心墙来完成排水的，该方法能实现基坑快速降排水和建筑物结构稳定性的有机统一。另外，井点降水在高层建筑深基坑施工中也有广泛应用，其多用于开挖深度较大、地下水位较高、土质较差的深基坑工程。在井点降水中，施工人员需要设置垂直的井点，通过井点抽排的方式进行降水，该降水模式下，既要合理控制降水材料的规格、连接方式，又要做好降水井孔位的系统管理，保证降水的安全性、效率性，此外应规范安装井管，为排水工作开展创造有利条件。

2.3 基坑支护

基坑支护是深基坑项目施工的重要内容，其直接关系着基坑结构整体的稳定性，对于基坑施工安全具有深刻影响。目前，高层建筑深基坑支护施工方式多样，除土层锚杆支护、土钉支护外，地下连续墙支护也是深基坑支护的重要形式。其中在土层锚杆支护中，施工人员应按个按照施工准备、成孔、拉杆安装、灌注、张拉锁定的顺序完成施工，同时应重视土层锚杆关键指标的控制。如在土层锚杆成孔中，成孔水压一般控制在0.15～0.30MPa，同时土层锚杆注浆管距孔底应保持在50～100mm，另外在锚杆张拉时，要求开始张拉强度为砂浆设计强度70～80%。土钉支护施工中，为提升整体的支护效果，要求严格控制土钉设置的精准程度，一般土钉孔位的偏差不超过150mm，土钉钻孔倾角不超过3°。土钉孔径偏差需保持在20±5mm以内，且孔深偏差不超过200±50mm。基于土钉支护方式开展深基坑支护时，还应规范支护效果监测工作，一般除基坑支护尺寸允许偏差、支护顶坡最大允许变形外，临近建筑物、管线等都是人们监测的重要内容。经这些要素监测，可有效发挥土钉作用，提升土钉支护效果。采用深基坑支护施工中，地下连续墙支护措施具有振动小、墙体刚度大、防渗性能好的特点。通常地下连续墙采用大体积混凝土浇筑的方式完成施工，在连续墙混凝土浇筑中，应按照GB175规范选择水泥材料，严格控制材料配比，然后进行混凝土连续浇筑，并同步实施振捣施工，保证浇筑混凝土的密实性和连续墙完整性，提升整体防护施工质量[2]。

3 深基坑施工常见问题分析

3.1 基坑内部水渗透

高层建筑深基坑施工时中，基坑内部经常会发生水渗透问题，水渗透问题的产生主要受两个因素影响：一方面，施工区域的地层环境中本身富水率过高，这样随着土方开挖到富水层，基坑底部逐渐会出现渗水问题。另一方面，土方开挖后，基坑附近的地下水会形成较大的反差压力，由此发生渗水问题。从施工过程来看，水渗透问题不仅会冲击防护板桩墙，而且会使得支护结构发生偏移，影响基坑施工的整体效果，当基坑因水渗透发生坍塌问题时，还会严重地影响深基坑结构稳定性和承载能力，降低高层建筑整体的安全性。

3.2 基坑底部隆起

采用板桩墙进行深基坑支护施工时，基坑底部容易出现隆起问题，这会对工程建设质量造成较大影响。通常板桩墙的嵌入深度与建造地点的土质有密切关系，当深基坑建设区域土质较差时，需适当的加深板桩墙的嵌入深度，而当施工区域土质较好时，板桩墙嵌入的深度会相对减小，这样能有效保证基坑的稳定性。在这些支护手段应用中，板桩墙的嵌入会使得周围的土体发生变化，如底部土层隆起，这造成了基坑开挖深达不到设计标准的问题，另外板桩墙嵌入会使得土层隆起损坏已有的支护结构，影响基坑结构稳定性，另外重新开挖或支护会增加项目建设难度和成本，影响项目整体建设效益。

3.3 影响周边建筑居民

深基坑施工会给周围的建筑物、构筑物和居民生活造成了较大影响。一方面，深基坑开挖施工会对周围的居民造成较大影响，如施工围挡会影响周围居民出行，大量设备使用会产生一定的噪音，并且土方开挖会影响周围环境等。另一方面，随着土方开挖工作的开展，深基坑周围土体的受力状况会发生一定的变化，若深基坑施工设计不合理、支护不到位，还可能引起土体位移变形问题，这容易造成周围建筑物沉陷，引起一系列不良反应等。此外，高层建筑深基坑施工容易对周围的管线造成扰动，当发生管线破裂问题时，会直接影响周围居民的生活生产。故而在施工中，还应做好前期勘测工作，最大限度减少深基坑施工对周围建筑和居民生活的影响。

3.4 边坡稳定性难以保证

随着高层建筑规模体量的增加，深基坑的深度、范围也在不断扩大，这要求施工人员在深基坑施工中严格控制边坡的稳定性，以此来减少深基坑施工事故。深基坑边坡稳定性受支护结构的直接影响，但是在深基坑支护施工中，一些施工单位凭借以往项目经验选择支护手段，对于工程建设区域地质考虑不足，容易影响支护体系实际作用的发挥。另外深基坑支护施工中，缺乏对支护边坡的动态监测，这使得基坑边坡变化情况难以被快速、准确的发现，影响了基坑支护边坡的稳定性，对工程项目建设质量造成了较大的影响。

4 深基坑施工问题应对措施

4.1 规范开展施工准备工作

系统全面的开展施工准备工作能创设良好工程建设环境，确保深基坑施工工作的有序开展。在深基坑施工准备阶段，首先应规范开展施工区域的勘察工作，在实际勘察中，不仅要了解深基坑施工区域的地质土层、地下水文情况，而且应掌握地下管线、构筑物和周围建筑的布局情况，为深基坑施工设计工作开展提供准确参数支撑。其次在深基坑施工时设计中，应系统设计深基坑开挖、支护、降排水方案，在具体方案中，应客观评价项目施工中可能出现的问题，并编制相应的应对处理方案，满足深基坑施工问题防控需要。最后在深基坑施工中，应结合设计方案做好施工材料、设备的准备工作，同时应严格开展施工技术交底，并做好施工人员技术培训，确保深基坑施工工作的顺利开展。

4.2 做好深基坑施工设计

为有效应对深基坑施工问题，在施工初期阶段，还需要做好深基坑设计工作。在设计初期阶段，需从收集资料、现场踏勘两个层面做好深基坑施工设计准备工作。其中在资料收集中，不仅需要收集施工现场地形图、地质勘察结果、工程总平面图，而且需要整理工程地下结构平面图、工程基础与底板结构图，此外临近建筑物地基基础形式、基础埋深和平面布局形式也是设计人员需要收集的重要资料。现场踏勘中，应重点测量施工区域地质水文、周边建筑物和地下管线情况，并做好踏勘结果与基础资料的对比，确保设计基础资料的准确性。其次正式开展深基坑施工时，先应规范做好概念设计工作，如确定深基坑支护的技术等级、开展深基坑降水、排水及止水设计等。同时结合具体的设计内容，应做好设计参数的选择，一般设计参数选择以地质勘察结果为依据，这样能确保参数准确性，为后期参数计算奠定良好基础。最后在开展深基坑施工多元参数计算的基础上，还需规范开展施工图设计工作，在施工图设计中，应在精准设计大样图的基础上，规范绘制特殊部位大样图，指导后续施工工作顺利开展。

4.3 加强深基坑施工质量管理

高层建筑深基坑施工本身具有较强的专业性、综合性和复杂性。在项目施工中，施工人员应规范开展施工质量管理工作，做好土方开挖、基坑支护和基坑降排水的有效控制。一方面，在深基坑土方开挖质量管理中，施工人员应严格按照“分段分层、自上而下”的原则进行开挖，在具体开挖中，针对常用的台阶法施工内容，应做好开挖边界的质量管理，如使用网喷射砼方式稳固开挖边坡，保证开挖边坡的稳定性。同时应确保土方开挖深度误差保持在20mm以内等。另一方面，在深基坑支护质量管理中，应结合基坑实际情况，合理地选择支护方式，并进行具体技术框架下的质量管理。如在地下连续墙支护模式下，为保证原材料配比，要求选择水泥3d水化热不超过250kj/kg，7d水化热应保持在280kj/kg。而在材料骨料应用中，需保证粗骨料、细骨料的含泥量分别不超过3%和1%等。墙体浇筑中，应从混凝土浇筑量、浇筑压力、注浆速度等环节控制地下连续墙的施工质量。此外在施工中还需要规范控制深基坑的降排水工作，在深基坑降水施工质量控制中，应在考虑深基坑水渗透具体情况的基础上，合理选择降水方法。以井点降水为例，其包含了喷射井点、管井井点、深井井点等多种方法，在施工时中，应通过这些方式合理性地处理基坑突涌问题，保证土壤的固结效果。当使用明沟降水方式时，应保证集水井的间隔保持在20～30m，这样既能保证降水效果，又能实现项目施工经济效益的有效控制。值得注意的是，在深基坑施工质量控制中，还应尽可能避免出现极限状态。这是因为当出现极限状况时，会造成基底结构不稳定问题，影响基坑支护结构承载力和建筑安全性。故而在施工中，应结合实际情况选择单支点支护结构，或是多支点支护结构，并加强基坑监测，在避免极限状态的基础上，确保基坑的稳定性。

4.4 规范开展基坑监测工作

要进一步消除深基坑施工问题，保证高层建筑深基坑施工质量，在项目施工中，还应积极开展基坑监测工作。基坑监测能够快速、准确的掌握软土深基坑支护结构的变形情况，指导施工人员进行基坑支护措施优化，保证基坑结构稳定性。在深基坑监测中，需严格按照建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009及相关设计文件进行监测体系部署，做好基坑围护结构体系监测和周边环境监测。在深基坑监测中，除规范设置监测点位外，还需要做好监测报警值的系统设计，实现施工人员的有效提醒。最后施工人员应做好监测结果分析，并做好既有支撑结构支撑效果的客观评价，增设一定的辅助支护设施，确保深基坑施工的安全性，提升深基坑施工整体质量。

5 结语

深基坑施工质量对于高层建筑施工整体质量具有深刻影响。新时期，施工人员只有深刻认识到高层建筑深基坑施工的特征，准确把握深基坑施工内容和技术要点，并在分析深基坑施工问题的基础上，从多个层面进行防范和应对处理，这样才能有效提升深基坑施工质量，为高层建筑施工创造稳定基础，继而推动高层建筑的健康、可持续发展。