试论高层建筑深基坑支护方案选择及施工技术

来源:用户上传      作者: 刘玲

　　【摘要】随着高层建筑的不断发展，基坑支护工程已成为高层建筑基础工程中的重要技术之一。在施工中应根据不同的技术、设备和地质条件，选择经济、合理的支护施工方案，是保证工程质量的重要措施。一个成功的深基坑支护设计方案应当经济合理、安全可靠、施工技术可行。本文针对某工程土质及周围环境情况，通过对各种支护方案选择及经济特点，确定了该工程采用土钉墙支护方案，比较合适，依据基坑支护技术规范，以下介绍此工程对支护方案的选择、支护施工技术措施、支护施工流程进行阐述和讨论。
　　1、工程概况
　　某工程位于乌市肿瘤医院旁，南侧为市一环主要干道，西临昆明北路，东侧为新市区法院，北侧为一学校，占地面积7000m2，总建筑面积45000m2，地面建筑分三部分，主楼为24层通廊式框架高层住宅。南北两侧分别为10层写字楼及六层住宅楼。设地下室二层，负一层为商用区，负二层为地下车库。基坑深度为11-9m南北向有坡度南高北底。
　　2、以下简介常用深基坑支护类型
　　2.1土钉墙支护。
　　2.2搅拌桩支护。
　　2.3柱列式灌注桩、排桩支护。
　　2.4内支撑和锚杆支护。
　　2.5钢板桩支护。
　　2.6地下连续墙支护。
　　3、施工场现工程地质条件概述
　　场地土层自上而下依次为：
　　3.1、人工填土，主要为部分垃圾杂填土，主要由粘性土、碎石、砖块部分生活垃圾等组成，含硬杂质30%左右，成分复杂，密度程度不均匀，层厚为0.50～0.80m。3.2、第四系淤积淤泥质粉质粘土，灰黄色、呈饱和，软塑状态，基本均匀分布，层厚2.00～3.50m。
　　3.3、砂砾层灰黑色戈壁土，含约10～25%的圆砾与砂的混合物、呈饱和，中密状态，层厚6.00～8.00m。
　　3.4、地下水，经勘察，均未遇见地下水。由于砂砾层属强透水性地层，为确保周边建筑物正常使用，避免因降雨或排水引起基坑壁沉降而引起坍塌、滑坡事故。
　　4、支护方案选择的影响因素
　　4.1基坑平面的几何尺寸，开挖深度，防水抗渗要求；
　　4.2地下工程的类型、特点，建筑物基础结构及上部结构类型；
　　4.3场地的工程地质及水文地质条件；
　　4.4基坑围护结构所受的土压力、地面超载等因素；
　　4.5基坑周边建筑物、道路、地下管线、市政设施地下水位对基坑施工的特殊要求等；
　　4.6施工技术、排水方法、施工作业设备、材料等对基坑支护结构的适用性；
　　4.7根据可行性、安全性、工期、造价进行综合比较优化选择围护结构方案类型。
　　5、工程现场实际情况
　　5.1南边为城市主要道路，地下管网、地下电缆及光缆等管线较多，埋深在-2.0m左右，不能对其造成破坏影响。
　　5.2东侧为法院和一条小区道路及绿化带。西侧距离道路6米，由于场地窄小靠近基坑西侧3米处搭建二层临舍，其它方向无建筑物。
　　6、设计原则
　　6.1设计方案是根据建筑基坑总平面图范围，场地岩土工程条件，场地周边环境条件及基坑开挖深度等要求确定。
　　6.2地面一般附加荷载为q=10～15Kpa，东侧原有建筑物离基坑7米，基坑西侧3M处是二层临建，因此基坑四周附加荷载均不超过150Kpa因此基坑四周安全等级为二级，重要系数ro取值为1.00。
　　7、基坑支护方案选择
　　基坑支护的方案类型有放坡、护壁桩、锚杆、喷锚、柱列式灌注桩、排桩支护、内支撑和锚杆支护、钢板桩支护、地下连续墙支护等，各种方案都有其优点和局限性，因此，选择合理的方案是保证基坑支护工程质量和施工安全的关键。该工程在深入掌握和研究已有工程地质资料和周边环境条件的基础上，进行多种方案的分析，论证，根据以上工程现场实际情况及经济成本等多方因素考虑，最终选择了既经济又能满足工程需要的土钉墙支护方案。
　　8、基坑开挖预警措施
　　施工开挖过程中，基坑顶部的侧向位移与当时的开挖深度之比，如超过2%-5%数值时，应密切加强观察并及时对支护采取加固措施。当发现基坑顶位移超标，地面裂缝较大时，土钉墙部分应采用加密土钉或打预应力土钉的方法解决，及时消除隐患。
　　9、土钉支护工程的施工流程
　　9.1、此工程基坑壁按80度放坡；当基坑顶面有放坡的余地时，放坡的坡角尽量放缓，锚杆自上而下两米一排，需设四排间距1500mm，第一层锚杆锚入护壁深度6000mm@1500mm、第二层5000mm@1500mm、第三层4000mm@1500mm、第四层3000mm1500mm
　　9.2、锚杆成孔施工各技术参数允许偏为：孔深：±50mm，孔径：±5mm，孔距：±100mm，成孔倾角：±5%。支护要求分层自上而下进行基坑开挖，边挖边支护。第一层挖深2.0m，往下每层挖深不超过1.8m，基坑侧面留0.10m以便修土坡，坡度为80度。
　　9.3、施工工艺流程：放线修坡――打入锚杆――注浆――挂钢筋网――焊接加强筋――喷射砼――养护――测量。当锚杆完成注浆后，在坑壁上挂Φ6.5钢筋网，网孔200×200，并通过Φ16@1800×1800加强筋与锚杆主筋焊牢，然后喷射砼，喷射作业层分段施工，喷层厚度为100mm，一次喷射厚度为50mm，分两层喷射。砼标号为C20，及时加强养护，使其强度稳定，不至于出现裂缝。
　　9.4、施工安全监测
　　9.4.1、监测内容：水平位移及坡顶沉降，预应力锚杆的预应力监测。在支护施工阶段，要每天监测1次，在完成开挖，基坑四壁变形趋于稳定的情况下，可适当减少监测次数，直到支护退出工作为止。
　　9.4.2、对支护位移的监测，包括水平和垂直沉降，测点设在基坑四周，每边3个。另外，还特别加强雨天和雨后监测，以及对各种危及支护安全的水害来源进行仔细观察，发现问题分析原因并及时采取有效措施予以解决。
　　10、结语
　　实践证明，该方案在本工程的实施过程中，成功地解决了深基坑支护问题，确保了施工质量和安全，取得了良好的效益。深基坑工程的施工是一个循序渐进的过程，施工单位应按先设计、后施工的程序施工，并尽量做到边施工、边监测，还要遵循“分层开挖，先撑后挖，随挖随撑，对称均衡，限时限量”的原则，杜绝盲目施工和野蛮施工的现象，加强对整个深基坑施工过程的控制，保证工程顺利、安全地完成。土钉支护技术能有效调用土体自身的强度和自身的稳定性，是提高岩土工程稳定性和解决复杂岩土工程稳定问题最经济最有效的方法之一。尽管土钉支护技术从设计计算理论到施工工艺，仍需改进和完善。但伴随着地区经济的蓬勃发展，土钉支护技术以其显著的造价、经济、施工工艺等方面的优点，在新疆地区开始得到广泛运用。
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