浅谈高层建筑的深基坑支护方案及施工要点

　　近年来，我国建筑业得到了前所未有的发展，由于城市土地资源的稀缺，现在越来越多的建筑都是高层建筑，为了确保新建高层建筑物基坑在基础施工期间的安全，同时不影响周围邻近建筑物的安全，对原有建筑物周围的地貌破坏程度尽可能的减小，如何做好深基坑开挖与支护是基础和地下工程的一个极为重要的课题，既涉及土力学中典型的强度与稳定性问题，又包含了基坑支护结构方案优选和变形问题，特别是基坑支护结构方案优选和变形问题，如果处理得不好对工程所带来的损失是不可估量的。
　　1常见的深基坑支护方案
　　1.1土钉墙
　　土钉通常采用钻孔后放入带肋钢筋并沿孔全长注浆的方法施工。它依靠与土体之间的粘结力或摩擦力，在土体发生变形时被动承受拉力作用。一般由密集的土钉群和喷射混凝土面层组成土钉墙。土钉墙支护结构的施工设备和工艺简单，且施工时对周边环境影响也较小，不单独占用场地，造价相对较低，适合应用于开挖深度小于18m的一般粘性土和中密以上的砂土地基中。为了推广土钉支护技术在东南沿海一带的淤泥质软土地基中的应用，出现了复合土钉支护技术，所谓复合土钉支护即土钉支护与其他形式的加固手段相结合，以满足不同地质条件和工程要求的土钉支护方式。对于地下水位较高，土层软弱地层中应用土钉支护所遇到的问题可用增加防渗帷幕方法加以解决。当地层松软但地下水位很低或地层透水性很差时，可不设防渗帷幕，但可用微型桩组成超前支护。
　　1.2水泥土搅拌桩挡墙
　　采用水泥作为固化剂，通过搅拌机械将地层深处的水泥和土强行搅拌，使水泥和软土之间发生一系列的物理化学反应，逐步硬化为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩。按照施工方法有湿法与干法之分。湿法即输入的是水泥浆，将水泥浆与土强行搅拌，应用较多;干法即输入的是水泥粉，亦称粉喷桩，即将干水泥粉与土搅拌，目前应用较少。水泥土搅拌桩挡墙属于重力式支护结构，桩与桩之间可相互咬合紧密排列，也可形成格栅式布置形式，桩体的强度较高，连续性好，能起到挡土和止水的双重效果，但要求有较大的场地空间，一般适用于开挖深度小于12m的淤泥质上和软土地基中。
　　1.3钻孔灌注桩
　　钻孔灌注桩围护墙是桩排式中应用最多的一种，钻孔灌注桩围护墙多为间隔排列式，它不具备挡水功能，适用于地下水位较深、土质较好地区。在地下水位较高地区应用，则需另做挡水帷幕。挡水帷幕应用最多的是施工1.2m厚的水泥土搅拌桩。多用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级，坑深7~15m的基坑工程，在土质较好地区已有8~9m悬臂桩，在软土地区多加设内支搅(或拉锚)，悬臂式结构不宜大于5m。桩径和配筋计算确定，常用直径600、700、800、900、1000mm。如基坑周围狭窄，不允许在钻孔灌筑桩后再施工1.2m厚的水泥土桩挡水帷幕时，可考虑在水泥土桩中套打钻孔灌筑桩。
　　1.4锚杆支护
　　锚杆作为深基坑中采用的一种支护技术，是靠锚固于稳定土层中锚杆所提供的拉力，以承受坑壁上压力和水压力来保证支护机构的稳定。锚杆的一端锚入稳定的岩层中，另一端与托板或其他支护结构连接，通过施加预应力使锚杆承受拉力作用，从而调动深部地层的潜能达到围护基坑稳定的目的。锚杆支护具有较强的适用性，不受基坑深度的限制，与多种支护形式可联合使用，如钢板桩、排桩、地下连续墙等。但不宜用于有机质土，液限大于50%的粘十层及相对密度小于0.3的砂土。由于锚杆技术具有显著的技术经济效益，目前在我国基坑工程应用较多，例如，北京京城大厦，基坑深度23.5m，采用型钢桩加三层锚杆的的支护方法;北京万方商城大厦，基坑深度14m，采用单排灌注桩加两层锚杆的支护方法。
　　2深基坑施工要点
　　以土钉墙施工为例，探讨深基坑施工的要点。
　　土钉墙施工工艺流程为：开挖基坑工作面、修整边坡→设置土钉或锚杆(包括成孔、置入钢筋、注浆、补浆)→铺设、固定钢筋网→喷射混凝土面层。
　　1)开挖土方。基坑要按设计要求严格分层分段开挖，在完成上一作业面土钉与喷射混凝土面层达到设计强度的70%以前，不得进行下一层土层的开挖(允许在距离四周边坡8～10m的基坑中部自由开挖)。当用机械进行土方作业时，超挖深度不得大于0.5m，边坡宜用小型机具或铲进行切削清坡，以保证符合设计边坡要求。对自稳能力差的土体，如高含水量的黏性土和无粘接力的砂土，可先进行喷射混凝土面层施工。
　　2)成孔施工。采用洛阳铲人工成孔，钻孔前定位：根据设计要求定出孔位，做出标记。应适合土层特点，满足成孔要求，在进铲或进钻和抽出过程中不会引起塌孔。钻孔后应立即进行检查，成孔后应及时安置土钉钢筋并注浆。
　　3)土钉钢筋。土钉制作由钢筋班根据设计图纸要求在加工场进行。钢筋调直采用冷拉方法，钢筋的截断采用切割机，钢筋弯曲采用机械方法，依据设计要求进行加工成型。钢筋的纵向连接采用焊接，焊接处应置于钻孔深部。要按设计要求采用的钢筋的级别、钢号、直径分类堆放。钢材要有出厂质量证明书。验收内容：对标牌、外观进行检查并进行机械性能测试。钢筋焊接前必须根据施工条件进行试焊，合格后方可施焊。焊工必须持有上岗证，并须试焊合格。电焊条应具有合格证，钢筋在加工过程中如发现脆性断裂、焊接性能不良，显著的不正常现象应进行化学成分分析试验。钢筋在使用前要调直，制作钢筋须搭架并要求架体水平，土钉钢筋的主筋采用焊接，单面焊焊缝长度10d，双面焊5d。钢筋制作好后，经当班质检员与监理验收合格后，方可下入孔内。
　　4)注浆。水泥砂浆采用砂浆搅拌机，根据砂浆配合比试验参数进行砂浆搅拌，砂子必须过筛。根据设计要求数量，及时制作砂浆试样，认真养护，达到龄期后，在监理工程师监督下送指定实验站进行检验。注浆采用压力注浆机，注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净，注浆时，注浆管应插至距孔底250～500mm处，孔口部位设置止浆塞。通过下入孔底的注浆管，一次完成注浆，注浆前必须用清水润滑管路，待砂浆溢出孔口后，一边注浆一边拔管直至注浆管全部拔出，及时冲洗注浆管路，结束注浆。二次补浆在一次注浆结束2小时后进行，二次补浆必须将土钉孔完全注满方可结束。土钉钢筋置入孔中前，应先人工清孔并设置定位支架，保证钢筋处于钻孔的中心部位。
　　5)绑扎钢筋网。按设计要求绑扎、固定钢筋网。钢筋网片采用绑扎而成，铺设钢筋网时每边的搭接长度不应小于200mm。土钉与面层连接可用与土钉钢筋同直径的短钢筋头焊接牢固。喷射混凝土前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边坡坡壁上，并用小石块垫起以保证规定的保护层厚度。
　　6)喷射混凝土施工。喷射混凝土应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm。喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离为0.6～1.0m。喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，一般为3～7小时。
　　7)工程质量检验标准

项 次	序号	检查项目	允许偏差	检验方法
主控 项目	1	土钉长度	±30mm	用钢尺量
一般 项目	1	土钉位置	±100mm	现场实测
	2	钻孔倾斜度	±1°	测孔杆倾角
	3	注浆量	大于理论计算浆量	检查计量数据
	4	浆体强度	设计要求	试样送检
	5	土钉墙面厚度	±10mm	用钢尺量
	6	墙体强度	±20mm	试样送检

　　3结语
　　总之，目前我国的深基坑工程已经积累了大量成功的经验，但也有不少失败的实例，这就要求今后要以更加严谨的科学态度，既重视工程经验，同时也十分注意理论指导，防患于未然，选择合理的深基坑支护结构，对各个施工环节、各个施工阶段，使基坑支护工程按期完工，相信一定可以取得了较好的社会效益和经济效益。
　　参考文献：
　　[1]周忠伟.深基坑支护方案的优选决策[J].渤海大学学报,2008,25(1):75-78
　　[2]崔江余,梁仁望.建筑基坑工程设计计算与施工[M].北京:中国建筑出版社,2001.
　　[3]刘国林,侯学渊,黄院雄.基坑工程发展的现状与趋势[J].地下空间,2007.

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