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高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)
吳和斌
汕頭市南華建筑有限公司 廣東 汕頭 515000
摘 要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑施工中的基坑開(kāi)挖深度和復(fù)雜性也不斷增加，這一定程度上給基坑支護(hù)施工技術(shù)提出了更高的要求。本文結(jié)合某高層建筑深基坑工程，介紹了深基坑支護(hù)的施工技術(shù)，并提出了基坑施工應(yīng)急措施，有效保證了基坑和周邊環(huán)境的安全，確保了施工的順利進(jìn)行，對(duì)類(lèi)似工程提供有益的借鑒和參考。
關(guān)鍵詞：高層建筑；深基坑支護(hù)；施工技術(shù)；應(yīng)急措施
近年來(lái)，為了緩解用地緊張問(wèn)題，高層建筑的建設(shè)逐漸增多。由于高層建筑上部荷載較大，為了維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和利用地下空間，因此，基礎(chǔ)埋深較大，基坑支護(hù)就成為了工程施工極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。基坑支護(hù)工程是確保主體工程基礎(chǔ)部分順利實(shí)施的關(guān)鍵，它直接影響到工程的經(jīng)濟(jì)效益、工程進(jìn)度、施工安全等方面，因此，對(duì)基坑支護(hù)技術(shù)的選擇一定要合理、科學(xué)，而支護(hù)技術(shù)的施工質(zhì)量也要嚴(yán)格控制，這樣才能確保深基坑工程順利進(jìn)行。
1 工程概況
某高層建筑工程項(xiàng)目，地下2層，地上28層，基坑場(chǎng)地面積24224.40m2形狀大體呈四邊形，南北邊長(zhǎng)，而東西邊短?；由罴s19.5～21.5m。
2 工程地質(zhì)勘察
2.1 地形地貌特征
場(chǎng)地原始地貌中東部地勢(shì)高，其他各段地勢(shì)相對(duì)較低，經(jīng)局部開(kāi)挖及大面積的回填與整平。周邊的道路、地下管網(wǎng)等市政設(shè)施已成型，且高樓林立。各鉆孔孔口地面工程為5.54～11.90m，最大高差6.36m。
2.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件
場(chǎng)地地下水賦存于土層孔隙和基巖裂隙中，第四系上、中統(tǒng)為相對(duì)隔水層，其上為潛水類(lèi)型，主要賦存于第四系細(xì)砂、礫砂層中，與鄰近的河有水力聯(lián)系，水量受季節(jié)影響，雨季時(shí)水量較大。其下為基巖裂隙水，主要賦存于基巖的強(qiáng)、中等、微風(fēng)化巖及斷裂構(gòu)造帶中， 由于本場(chǎng)地處于二種巖石的接觸帶，節(jié)理、裂隙發(fā)育，地下水滲透性較好，具承壓性，水量較大。地下水主要靠大氣降水補(bǔ)給及東側(cè)河水的側(cè)向滲流補(bǔ)給，總體向南排泄。水位受季節(jié)及降雨影響而變化。鉆孔中穩(wěn)定水位埋深變化在2.5～5.1m 之間，標(biāo)高為0.07～2.98m。該場(chǎng)地地下水水質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。
3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)
3.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)安全等級(jí)
考慮場(chǎng)地的地質(zhì)條件、基坑深度和周邊影響狀況等因素，本基坑設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)。
3.2 地表和地下水的控制
根據(jù)勘察報(bào)告，地層中砂層含水性較好，且基坑開(kāi)挖很深， 對(duì)基坑周?chē)馏w變形要求十分嚴(yán)格，所以必須采用有效的止水措施。
3.2.1 地表水處理
為避免地表水、雨天積水、基坑土方靜貯水以及少量滲水對(duì)土體產(chǎn)生影響， 可采用明排方案，即在基坑頂、底各設(shè)一條封閉連通的排水明溝，阻斷周邊來(lái)水和及時(shí)抽取開(kāi)挖后的坑內(nèi)積水，并經(jīng)三級(jí)沉淀后排入周邊市政管道。排水溝尺寸為300mm×300mm（凈尺寸），同時(shí)在坑底每隔40～50m 或在基坑四角各設(shè)一集水井，尺寸為0.8m×0.8m×0.8m。為不影響支護(hù)結(jié)構(gòu)，坑底集水井需離開(kāi)基坑邊4～5m。
3.2.2 地下水控制
由于勘察上除填土層、砂層外，粘土層、礫質(zhì)粘土層的滲透系數(shù)均較小，含水量較少，故本方案首選在支護(hù)結(jié)構(gòu)樁外側(cè)設(shè)一排或兩排攪拌樁止水帷幕進(jìn)行止水，在基坑中上部形成封閉的止水帷幕，必要時(shí)還要在風(fēng)化巖層中采用靜壓注漿方法提高防滲能力。
3.3 基坑支護(hù)方案
在基坑?xùn)|、西兩側(cè)剖面段2-2、3-3、10-10的基坑底部預(yù)留上部寬10m，下部寬14m，高3.5m的土臺(tái)來(lái)限制基坑位移變形，保證基坑長(zhǎng)邊中部的穩(wěn)定性。待該區(qū)域地下室內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成換撐后予以挖除，如果保留此處土臺(tái)則對(duì)應(yīng)剖面段的最后一排錨桿不用施工，待最后需挖除土臺(tái)時(shí)可采用型鋼斜撐作為臨時(shí)支撐，以保證挖土過(guò)程中基坑的安全。
4 深基坑支護(hù)施工技術(shù)
4.1 攪拌樁施工
根據(jù)勘察報(bào)告反映，基坑中部以下粘土層比較堅(jiān)硬，攪拌樁帷幕深度將比較有限，如果攪拌樁施工達(dá)不到設(shè)計(jì)深度，基坑開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)坑外地下水位下降幅度較大，使地面沉降變形明顯，可能會(huì)危及鄰近建筑、道路、地下管線的安全時(shí)，要求攪拌樁樁徑500mm，間距均300mm，樁間搭接距離200mm，如圖1所示。
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攪拌樁水泥摻入比約14%，水泥采用P•O32.5，水灰比0.5～0.6。樁位允許偏差為50mm，垂直度偏差為1%，樁徑允許偏差為4%，相鄰樁施工間隔時(shí)間不超過(guò)20h。采用“四噴四攪”，攪拌樁施工工藝按噴漿法施工,水泥用量≥65kg/m3，控制提升速度最后一攪小于50cm/s，水泥攪拌樁的15d設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求為0.5MPa、21d設(shè)計(jì)強(qiáng)度為0.8MPa、28d設(shè)計(jì)強(qiáng)度為1.0MPa。另外，攪拌樁長(zhǎng)以實(shí)際底層的可攪性決定，攪拌樁施工直至攪不動(dòng)為止，如果攪拌樁止水效果不明顯可以配合旋噴及靜壓注漿共同使用。
攪拌樁施工的質(zhì)量控制點(diǎn)為樁位、樁垂直度、樁徑(攪拌頭外徑)、樁深、攪拌頭有無(wú)裹粘現(xiàn)象、每米水泥用量等?；娱_(kāi)挖后，必須經(jīng)常察看攪拌樁的實(shí)際偏斜度，并據(jù)此判斷有無(wú)攪拌樁搭接不上的可能，當(dāng)可能因此出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時(shí)，要求先在攪拌樁帷幕的背后進(jìn)行靜壓注漿堵漏處理。
4.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工
采用5束7根φ5mm高強(qiáng)鋼絞線作為錨筋，用錨桿專(zhuān)用鉆機(jī)成孔，成孔直徑150mm，錨索水平間距1.6m，設(shè)計(jì)張拉力為500～600kN，鎖定荷載370～450kN。錨索長(zhǎng)度及間距如圖2所示。錨索采用二次注漿工藝，注漿采用水灰比0.5～0.6 的水泥漿，第一次常壓注漿，注漿壓力約0.8MPa，待一次注漿初凝后進(jìn)行二次高壓注漿， 注漿壓力不小于2.0MPa 待注漿體強(qiáng)度達(dá)到75%以上進(jìn)行張拉，鎖定于錨索部位的腰梁。
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4.3 土釘與噴射混凝土面板
部分剖面段放坡采用了噴錨支護(hù)，土釘采用外徑48mm厚3.25mm鋼管，水平間距均為1.5m，掛φ8mm@150mm×150mm鋼筋網(wǎng)，噴射C25細(xì)石混凝土厚150mm。
對(duì)坑頂中間段位置，采用了放坡的方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工，減少了基坑上部的荷載，減少了基坑支護(hù)的難度。
4.4 人工挖孔樁
樁為圓樁與方樁(有效邊長(zhǎng)為1.2m)兩種，分一序圓樁、二序方樁施工，直徑D1200mm，樁中心距1200mm，護(hù)壁厚150mm，緊密連接形成一個(gè)連接的墻體，作為地下室外墻使用，樁頂冠梁800mm×1200mm，樁身與冠梁混凝土等級(jí)均采用C30，錨索位置設(shè)置鋼筋混凝土腰梁，錨索張拉鎖定在腰梁上。
4.5 內(nèi)支撐
在基坑的東北角、東南角以及西南角設(shè)置有內(nèi)支撐(見(jiàn)圖3)，內(nèi)支撐共有四道，支撐截面尺寸為1200mm×800mm與1200mm×1000mm，連系梁截面尺寸為800mm×600mm，混凝土等級(jí)均采用C25。
5 施工應(yīng)急措施
1)人工挖孔樁。挖孔過(guò)程中如出現(xiàn)砂層水量大情況，應(yīng)根據(jù)挖孔情況采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。如減少每次挖孔深度、采用鋼護(hù)筒或及時(shí)堵漏防止流砂等措施，如仍無(wú)法施工，可以考慮增強(qiáng)樁孔周邊的帷幕措施，如采用旋噴樁和注漿等手段。
2)基坑變形。在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，如基坑周邊地下水水位下降，并引起周邊地面沉降加劇等情形時(shí)，則應(yīng)采取如下措施：①增加或加強(qiáng)基坑支護(hù)的帷幕結(jié)構(gòu)，阻斷基坑與周邊的地下水水力聯(lián)系并嚴(yán)格控制周邊地下水水位變化；②如采用前述措施地下水仍沒(méi)得到較好控制，特別是由于基巖裂隙水的降低，則考慮采用高壓旋噴或壓力灌漿等方法對(duì)基巖裂隙水進(jìn)行控制，并在變形得以控制后方可繼續(xù)施工；③對(duì)于局部地段出現(xiàn)的變形過(guò)大等情況，還可以考慮加強(qiáng)錨索或設(shè)置其它支撐形式進(jìn)行加強(qiáng)；④如出現(xiàn)基坑變形情況仍不能穩(wěn)定情形，應(yīng)立即停止開(kāi)挖，進(jìn)行分析，待找出原因，再行開(kāi)挖；⑤如基坑開(kāi)挖過(guò)程中情況危急，應(yīng)迅速停止開(kāi)挖并利用挖掘機(jī)在坡腳回填土方進(jìn)行反壓加固，坡頂可根據(jù)具體情況進(jìn)行一些卸土減荷等應(yīng)急措施。
3)內(nèi)支撐。開(kāi)挖過(guò)程中如監(jiān)測(cè)支撐內(nèi)力數(shù)值過(guò)大或支撐區(qū)域變形加劇，則應(yīng)考慮加密支撐布置、加支撐及連系梁截面尺寸等措施。
4)周邊建筑物變形。周邊建筑物的變形原因一方面可能是基坑開(kāi)挖失水造成周邊地下水水位下降引起的，另一方面可能是由于基坑變形牽引造成周邊建筑物的附加變形，如開(kāi)挖過(guò)程中周邊建筑物的變形過(guò)大，必須先停止基坑開(kāi)挖施工，根據(jù)周邊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)特別是地下水水位觀測(cè)資料核查場(chǎng)區(qū)地下水水位變化情況，對(duì)造成周邊建筑物變形的基坑支護(hù)區(qū)段采取加強(qiáng)措施：如因地下水變化引起可以考慮增強(qiáng)基坑隔水帷幕設(shè)置，對(duì)可能影響建筑物周邊的地基進(jìn)行注漿加固、回灌地下水處理等措施；如受基坑變形影響可以考慮在基坑影響的周邊土體中打入型鋼、注漿加固土體等方法加強(qiáng)周?chē)馏w強(qiáng)度，從而有效控制基坑變形。
5)如果東邊的路面車(chē)載過(guò)大，現(xiàn)有水泥路面(非載重路面)可能產(chǎn)生破壞，同時(shí)也會(huì)影響到地下管線的正常使用，此時(shí)可以在行車(chē)路面上鋪墊鋼板作為保護(hù)，或者在路面上垂直打入微型樁將荷載傳入深部地層。
6 結(jié)語(yǔ)
總而言之，高層建筑深基坑支護(hù)施工是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工程，涉及領(lǐng)域更廣，技術(shù)難度大。因此，在支護(hù)設(shè)計(jì)方面必須因地制宜，選擇最優(yōu)的支護(hù)方案，同時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范要求施工，保證了工程的質(zhì)量、進(jìn)度，同時(shí)還要制定嚴(yán)格的施工應(yīng)急措施。實(shí)踐證明，本工程采用的支護(hù)施工技術(shù)是有效、可行的，施工過(guò)程中及施工后一年多時(shí)間內(nèi)跟蹤監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均在監(jiān)測(cè)預(yù)警值以?xún)?nèi)，各項(xiàng)質(zhì)量控制指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)定要求，為同類(lèi)工程的施工提供了參考。
參考文獻(xiàn)
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