高层建筑深基坑围护施工技术探究

高层建筑深基坑围护施工技术探究

陈松

关键词：高层建筑；深基坑；围护结构；施工技术

为了提高城市土地利用率，建筑朝高、深两个方向发展，高层建筑大量兴建，基坑越挖越深。基坑深度的增加不仅提升了地下空间的利用率，同时也增加了施工的难度和支护的安全隐患[1]。通常，基坑的支护结构由围护结构和支撑结构所构成。围护结构种类多，施工技术要求高，而且施工环境往往比较复杂，这些因素决定了深基坑围护结构施工的难度，因此本文对高层建筑深基坑围护施工技术进行了探讨。

1深基坑围护结构种类与方案优化

1.1围护结构种类

基坑围护结构种类很多，分类方法也不统一，按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）的分类方式，围护结构分为支挡式结构、土钉墙、重力式水泥土墙、放坡四大类。支挡式结构又分为锚拉式结构、支撑式结构、悬臂式结构、双排桩、支护结构与主体结构结合的逆作法；土钉墙分为预应力锚杆复合土钉墙、水泥土桩复合土钉墙、微型桩复合土钉墙。通过上面的分类方法不难看出，不同围护结构类型存在相互渗透、复合应用的情况，这也造成分类方法的多样性。

1.2围护方案优化

围护方案优化的目的是寻找一个同时满足经济合理、安全有效、施工简便的方案。通常，选择围护方案的依据是基坑深度、土体性状、地下水条件、基坑周边环境、主体地下结构与基础型式、施工工艺的可行性、施工场地与季节、施工工期、环保要求等因素。由于影响围护方案选择的因素众多，希望找出一个说服力很强的方案并不容易，凭经验或用熟的方案可能是一个不错的选择，但未必就是最佳方案。建议采用更科学的方法进行优选，例如运用层次分析法结合模糊综合评价法来确定大方案，再通过对围护方案参数的优化确定方案细节，参数优化可应用优化数学理论得到最优结果。有这样一个高层建筑，总建筑面积约8.8万m2，其中地上22层，地下2层，拟建基坑深10.0m。因周边有建筑，故需进行变形控制。初选方案为复合土钉墙+旋喷止水帷幕、桩锚与土钉联合支护+旋喷止水帷幕、有限放坡排桩+锚杆1道+旋喷止水帷幕，综合安全可靠性、造价、工期和环境四方面要求，并结合专家意见，确定大方案为桩锚与土钉联合支护+旋喷止水帷幕。再运用优化数学原理，以总造价为目标函数，以桩径、桩心距、配筋量、锚杆长度预应力、锚具数据及规格等为参数，边界条件设置为高压旋喷桩截渗墙抗渗性及力学强度要求。由此得到最优方案为灌注桩桩径0.8m，桩长11.0m，桩间距3.0m，配筋主筋32mm，箍筋10mm，内箍筋14mm；冠梁宽1.0m，高1.1m，混凝土C30；旋喷桩桩径1m，桩距1.0m，桩长10m；预应力锚杆设置两排，杆长分别为26.0m和25.5m，间距1.5m，孔径150mm；土钉墙高度为4.0m，设2排土钉，钉长6.0m，间距1.5m，配钢筋网8@200（mm），混凝土厚80mm，强度C20；总费用约70万元。

2深基坑围护结构施工技术分析

由于围护结构种类的多样性，不妨以前述案例分析主要的施工技术。

2.1高压旋喷桩施工

采用三重管法，钻深要求进入基岩1m。工艺流程为：施工准备→钻机引孔→清孔、终孔验收→旋喷桩机就位→下喷射管→旋喷提升→成桩、移机。施工准备工作包括“三通一平”、测桩放线、钻机调平等。开钻前调整机身水平和立轴垂直，钻进时采用泥浆护壁，泥浆比重1.3～1.45。控制钻进垂直度小于1%。制浆采用P.O32.5水泥，并按比重1.6～1.7配制浆液，利用回浆时比重达到1.65～1.75。高喷桩机就位后，先在地面试喷，符合要求后下放喷射管至设计深度。为了保证桩底质量，在底部应喷10s，待孔口冒浆后再提升。提升时，升、转、喷应连续进行，不得随意中断。到达桩顶设计标高，应停止提升，转、喷数秒，再停气提出喷射管。继续回灌水泥浆，至孔口浆面不再下沉为止。

2.2钻孔灌注桩施工

施工工艺为：测量定位→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→吊放钢筋笼→下放导管→二次清孔→灌注混凝土。在桩位中心打入钢筋，再由纵横方向引出复核桩位点。采用5mm钢板卷制护筒，护筒内径取桩径+100～200mm，开溢流口，焊接加强环。以桩位标志为中心挖埋坑，下放护筒，回填黏土衬垫，要求护筒中心与桩位偏差不超过10mm。钻机就位后，校正水平和钻杆垂直度。以10根桩设一个泥浆池。钻进时，根据地层选用适合的钻头，并参照工勘报告选择适宜的钻进速度。进入持力层，经监理和甲方代表确认，再钻进2倍桩径深度。在适合场地分段制作钢筋笼，运至桩位吊放时再连接为整体。采用吊车吊放钢筋笼，吊放时避免产生不可恢复的变形[2]。利用灌注导管进行二次清孔。为了满足初灌量，需采用大漏斗。灌注过程中导管埋深应控制在2～8m，严禁提离混凝土面，以防断桩。

2.3土钉墙施工

土钉墙施工流程为：坡面修整→成孔→插入土钉→灌浆→铺设钢筋网→喷射混凝土面层。根据坡面土质强度，可对局部易坍塌坡面初喷混凝土。按土质情况，可采用洛阳铲、螺旋钻、土锚专用钻机成孔，易塌孔地层应采用跟管钻进工艺。钻进时，控制钻进速度，使孔径符合设计要求。土钉钢筋连接采用双面焊接方式，焊接长度取钢筋外径的5～10倍。为了确保土钉对中，每2m长度设置一个对中架。插入土钉后灌入水泥砂浆或细石混凝土。灌浆时，注浆管应插入距孔底0.3～0.5m处，孔口设置浆塞，以保持灌浆压力。注满浆后，保持压力3～5min。在坡面铺设钢筋网片，并与插入土中的钢筋绑扎固定，与土钉交接处应采用焊接固定[3]。喷射混凝土时，射距应控制在0.8～1.5m，并从底部向上部喷射。

2.4锚杆施工

锚杆施工流程为：测量放线→成孔→安放锚杆→灌浆→养护、连梁施工→张拉。根据土层性质，成孔可采用旋转式钻机、冲击式钻机、旋转冲击式钻机，成孔工艺又分为干法成孔、压水钻进成孔和潜钻成孔。前述案例采用螺旋钻进与插杆一体工艺，钻孔同时插入锚杆，到达设计深度，边灌浆边退出钻杆，锚杆留在钻孔内。锚杆分为钢筋拉杆、钢丝束拉杆和钢绞线拉杆，本案例采用钢绞线拉杆，沉放前应清除锚固段表面油脂，并在自由段套上聚丙烯防护套。灌浆采用二次灌浆法，第一次灌浆压力为0.3～0.5MPa，第二次在前次浆液初凝后，灌浆压力为2MPa。锚固体强度达到设计强度的80%以上进行张拉和锚固。张拉前，应在现场选择总根数2%的锚杆进行拉拔试验，以确定张拉力的数值，同时支护结构上应安装围檩。

3结语

基坑围护结构的主要作用是提供一个安全的开挖环境，所以围护结构施工效果直接影响基坑开挖效率和安全性。由于深基坑围护结构施工影响因素多，是一个复杂的系统工程，因此建筑企业应根据工程地质和施工条件优化施工方案，并在施工时严格按程序施工，这样才能确保施工的安全性与经济性的统一。

参考文献：

[1]刘爱军.谈民用高层建筑深基坑支护的技术要点[J].山西建筑，2014,40(5)：49-50.

[2]何建波，王俊，张省华，等.深基坑围护结构施工技术及其突发事故的处理[J].建筑施工，2015(9)：1036-1038.

[3]康顺年.超高层建筑深基坑施工工艺探讨[J].中外建筑，2015(10)：132-134.