高层建筑深基坑施工技术及质量安全控制探讨

李伟锋

摘 要：文章首先探讨了深基坑支护施工在高层建筑工程中的重要意义，阐明了深基坑支护施工的必要性；其次分别介绍了锚杆支护技术、混凝土灌注桩技术、排水施工技术等深基坑施工常用技术；然后关于国内施工单位普遍存在的质量问题做了一一说明，比如实际受力偏差以及结构设计偏差、基坑开挖未进行充分考虑、设计方案缺乏可行性等；最后对此提出了几点控制措施，比如采用最合理的支护措施、加强深基坑保护、管理原材料、深化施工管理等。

关键词：高层建筑；深基坑施工技术；质量安全控制

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）20-0140-03

高层建筑在我国各大城市遍地开花，在楼层越来越高的同时，人们更多地开始将注意力放在建筑物安全性问题上，而不是惊叹它的高大和壮观。

关于安全性问题，高层建筑深基坑施工技术可为建筑物安全性保驾护航，理论上如此，但在实际施工过程中，还是暴露出诸多问题，无论是国内，还是国外，在某些安全性问题上存在共性，而且尚未得到有效解决。

笔者现根据多年实践经验，以国内高层建筑深基坑施工的现状做一个总的说明，以提醒广大高层建筑深基坑施工人员充分意识到质量安全的重要性，同时希望笔者在下文中提出的几点控制措施有一定的参考价值。

1 深基坑支护施工在高层建筑工程中的重要意义

深基坑支护的区域是随高层建筑数目增多而扩大的。以当下的形式来看，基坑形式改变，深基坑支护也会随之改变，从而造成深基坑支护的多样化。再加上深基坑施工在整个建筑工程中施工周期长，施工规模大，由此产生的结果是投资成本会相应增大。

深基坑内环境复杂，给施工带来了巨大的难度，对施工人员来说也多有不变，因此深基坑支护才得以应用。深基坑最容易出现的现象是边坡塌陷，在建筑工程中实施深基坑支护是为了维持边坡的稳定性。以免土层塌陷对施工造成巨大干扰。在多雨季节，深基坑内蓄满了水源，此时出现深基坑土层坍塌的可能性较大，因此在做好深基坑支护的前提下，还要通过排水截水等方法将深基坑内的水源尽快排出，直至水位线在深基坑施工范围以下。

2 高层建筑深基坑支护施工技术

2.1 锚杆支护技术

锚杆支护技术（Boltsupportingtechnology）是在深基坑支护施工中应用较为频繁的一种技术。锚杆支护技术通过在深基坑墙面进行钻孔或在基坑立壁土层进行钻孔，然后在已钻好的孔中加入钢索等抗拉材料，最后在灌注浆的作用下做好固定处理，使之产生抗拉力极强的锚杆，以此来提升基坑支护抗拉力，保障深基坑土层的稳定性。

采用扩孔式锚索加筋高压旋喷水泥土桩锚施工，桩锚应通过可拆卸的方式将带有锚筋的锚杆钻头装配到钻杆的前段，一边通过旋转上述钻杆，在土体中进行钻孔，一边将锚杆钻头带入土体，直至设计深度，将上述钻杆前段与钻头拆开，通过钻杆的中空通道向孔壁高压旋喷注浆，形成从底到上Φ300水泥土串葫芦状锚固体。锚索材料采用强度等级≥ 1860 MPa的预应力钢铰线。

2.1.1 基本实验

扩孔锚索施工前，应选择不同典型岩层分三组，各进行不少于3根锚索抗拔力现场试验，以确定岩层摩阻力及锚索承载力。试验时间为锚固浆体成型后28 d。锚索基本试验结果用于调整设计方案、确定施工工艺及施工参数。

2.1.2 成 孔

①钻机就位开孔时，应由技术人员进行位置、垂直度复核，满足设计要求，且确认后方可钻孔。

②钻孔中所遇到的土层应作适当的描述。钻孔的长度应不小于设计长度但也不大于设计长度500 mm，钻孔到位后稳钻3～5 min，防止孔底尖灭。

扩孔式锚索的成孔过程中，必须对其成孔的各岩土层分布进行详细编录，一旦发现与设计条件不同，应及时通知设计人员进行变更。

2.1.3 杆体制作、安放

①扩孔式锚索系统的现场安装，应在生产厂家或专业技术人员的技术监督下进行，所有参加锚索制作和张拉的人员必须经过相应的专业培训。

②杆材材料制作前应清除表面油污及锈膜，钢绞线严禁有接头，严禁使用焊枪断料。

③锚索制作采用鱼雷式钻头与三股钢绞线采用挤压套连接成型。

2.1.4 注 浆

①扩孔式锚索注浆时填土中桩锚喷射压力为5～8 MPa，淤泥等粘土中喷射压力为15～20 MPa，钻杆退至孔口3 m范围内应减压至5 MPa以下。扩孔式锚索形成从底到上Φ 300水泥土串葫芦状锚固体，扩大头采用四次复喷，扩大头每延米水泥用量约为300～350 kg/m。

2.1.5 锚索张拉锁定

张拉锁定宜在锚固体和冠梁及腰梁强度达到设计强度80%后进行，锚具为OVM15-3锚具，张拉应隔根跳开进行。由于锚固工程主体为地下隐蔽工程，且工程质量与施工技术密切相关，要求严格按照有关锚固工程施工与验收技术规范和质量检验评定标准进行，确保边坡稳定和结构安全。

2.2 混凝土灌注桩技术

钻孔灌桩是混凝土灌注桩技术施工最常用的手段，通常情况下采取如下操作：

首先，要对钻孔的确切地点进行确认，随之清除钻孔场地，以保障钻孔有效性；

其次，在指定位置放置钻孔机，同时为下一到工序准备所需的泥浆；

然后，掌控桩孔深度以及孔径后，钻孔开始；

最后，钻孔完毕后，将桩孔内的杂物清除出去，并在桩空内吊放钢筋笼，此后浇筑混凝土。

值得注意的是：

①钻孔过程找那个要控制钻孔速率，防止钻孔速率过快导致孔壁受损；

②吊放钢筋笼要在定位环安装完毕后，并控制吊放速率，在吊放过程中，出现任何阻碍吊放的情况，不得强行吊放，应在钢筋笼调整至合理位置后再行吊放；

③混凝土浇筑时要采用导管法浇筑，而且要保持连续浇筑，这样浇筑的混凝土强度才达到施工要求。

2.3 降水及排水施工技术

降水及排水施工的目的是解决深基坑内蓄积的水源造成的安全隐患。因此排水要确保地下水位线在施工区域以下，以免水位线过高而影响工程正常施工。此时处理好深基坑内的积水十分必要。进入支护工程前要确认地下水流量属于较小的情况，若地下水流量大，必须采取措施确保地下水位线在施工区域以下，方可施工。

降水及排水要注意以下事项：

①要合理设置截水沟减少地表水流入基坑。

②降水井应在土方开挖前施工到位。基坑开挖前15 d，要启动降水系统进行整体降水，降水至地下室施工完成后方可停止降水。

③基坑内地下水位降至坑底0.5 m以下，方可进行土方开挖。

④降水时对于在抽水影响半径范围内需要保护的周边建筑物及地下管线等应建立好标高观测系统，并做好应急措施。

⑤井点供电系统应采取双线路，防止中途停电或发生其他故障，影响排水，要求有备用发电机组，以防止突然停电造成流砂、管涌等现象导致基坑整体失稳破坏。

⑥水泵在运行时应经常观测水位变化情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机内。同时，还必须定期检查密封的可靠性，以保证正常运转。

⑦当遇汛期或局部超挖深（电梯井处）时，该降水方案不能满足施工要求时，可局部增设深井降水或轻型井点降水辅助降水。

⑧降水效果应及时反馈给设计单位，便于设计依照现场施工情况调整降水井数量及位置。

⑨降水井抽水过程中，必须经常对四周环境进行观测，若发现异常情况，及时与有关单位进行协商，共同及时解决。

3 高层建筑深基坑支护施工技术质量

3.1 实际受力偏差以及结构设计偏差

无论是国内，还是国外都普遍存在实际受力偏差以及结构设计偏差。其原因在于国内外尚未找到关于深基坑支护结构设计的有效计算方法。以国内为例，库伦理论时计算土方压力时最常用的方法，而支护桩的计算通常选择等值梁法。通过此方法获得的计算结果与实际情况相比，差距甚远。而且国内在土层取样方面明显有较大的随机性，在未充分理解土层的实际结构的情况下，贸然进行深基坑支护结构设计也是常有之事。

3.2 基坑开挖未进行充分考虑

对细长条基坑而言，深基坑出现位移形变，并且在水平上出现中间位移过大，而两边位移较小。这种情况基本与实际情况一致。但并非所有的基坑都按此要点来进行开挖，不同的基坑，其开挖要求也有所差别。就拿以上要求来说，明显与方形（包含长方形）基坑的开挖要求不符。但国内大多数施工单位在进行基坑开挖时并未对此进行充分考虑。正确的做法是调整支护结构。

3.3 设计方案缺乏可行性

设计方案与实际施工要求有出入在高层建筑深基坑施工中也时有发生。一般情况下，在设计方案内要详细注明挖土需要注意的事项以及支护程序，这样设计的原因在于避免出现支护变形。国内大多数施工单位在方案设计时，并未予以注明，导致在施工过程中支护出现严重变形。

4 高层建筑深基坑支护施工技术质量安全控制措施

4.1 采用最合理的支护措施

重力式、悬臂式和混合式是三种最常用的深基坑支护方法。重力式可确保土层即便在多种压力的压迫下依然保持稳定；而悬臂式可通过岩层对土层起到维持稳定的作用，但该种方式受施工环境的制约，仅在土质优良情况下，开展浅层开挖时选择最好；若选择混合式，就需要用到锚杆来支护。通常我们会在锚杆机上喷射混凝土面层，这样做的目的是保障各锚杆机互相支撑，从而起到稳定效果。

4.2 管理原材料

从某种程度上来讲，工程项目质量与原材料质量优劣息息相关。首先要做好原材料的采购工作，把好材料采购关，严禁采购低等、伪劣产品。原材料进入施工现场前要做好检查工作，包括产品合格证，是否与施工要求一致等。

抽检原材料的质量，任何不合格材料一经发现，立即清除，并且责问当事人责任。对抽检合格的原材料要做好妥善保管，按照原材料的类别分类管理，委派专业人士保障原材料的安全，以免丢失或损害。

4.3 加强深基坑保护

地面水容易在基坑深度1～2倍区域出现裂缝的情况下，深入缝内从而降低土质强度，造成支护结构出现位移，最终导致土层坍塌。出现以上情况时，应立即堵塞裂缝，同时做好地面水的排出工作。

4.4 深化施工管理

所有参与施工管理的人员必须具备丰富的管理经验，而且要具备一定的管理水平。对整个工程施工流程有充分的认识，熟悉所有施工环节。

施工管理人员还要拥有良好的道德情操和责任意识，不得做出任何有违施工安全的行为。要起到监督施工人员操作的作用，保障施工操作正常而有序地进行。

5 结 语

对高层建筑而言，深基坑施工尤为重要。建筑楼层越高，人们对其安全性的考量越严苛，因而在深基坑施工方面，施工安全属于重中之重。为确保高层建筑施工质量得到有效保障，在深基坑施工期间，深化质量管理才可能真正避免安全事故的发生。提升管理人员的责任意识，加强管理力度，为施工安全性提供保障，消除安全隐患，减少安全事故的发生率，也只有这样，施工单位才可能在竞争日益激烈的市场大环境下占有一席之地，才有可能为未来的发展打开一片新的天地。

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