高层建筑基坑支护体系质量控制

【摘 要】高层建筑基坑支护体系选择是当前城市高层建筑工程所要考虑的重要问题,对于城市发展和高层建筑工程设计具有重要的意义.本文主要从工程实例出发,以某高层建筑的基坑支护方案为主要研究对象,从基坑支护的原则等多个方面对高层建筑深基坑支护方案的选择和施工进行了深入的讨论,并给出了工程施工的效果.文章实用性较强,可以作为实际工程的参考.

【关 键 词】高层建筑；基坑支护体系；城市发展；支护方案

1.引言

随着土地建筑面积的减少,以及城市化进程的加快,高层建筑已经逐渐成为现代城市建设发展过程中的重要建筑形式.高层建筑不仅能够有效的利用高层空间,并且能够使得城市发展高度集成,对于城市发展具有重要的意义.为了保证高层建筑的稳定性,在建设过程中,会进行深层基坑的开挖,并且基坑的深度与建筑高度成正比.高层建筑基坑的开挖无论对于建筑地基本身而言还是周边施工环境,都具有很大的影响,因此,在基坑开挖过程中,需要对基坑进行全方位的支护,以此来保证基坑施工的稳定性.本文将以某高层建筑基坑支护问题展开分析,主要对基坑支护方案进行分析,以此对实际工程施工带来参考.

2.某高层建筑基坑支护方案

2.1工程概况

某市为了城市发展需要,在市中心建一高层写字楼,其中地上部分42层,作为商业开发用,地下两层分别为地下停车场和活动中心.建筑总高度156.7m,工程总建筑面积32万平米,本工程周边环境较为复杂,北侧为一居民小区,南侧为市主要干道,西侧为城市生活主要管线,东侧为一河流.在工程建设中,对施工地点进行深基坑开挖,总面积为33500m2,基坑周长约770m,地下平均开挖深度约为15.6m.

在基坑开挖之前,首先对施工地点进行岩土地层勘察,结果发现自然地面以下150m以内的土层为第四系早更新世以来沉积的地层,属于第四纪湖沼相沉积物,主要由粘性土、粉土和砂土组成.按其沉积的先后、沉积环境、成因类型以及土的工程地质性质,自上而下分为14个地层.为了保证地基工程施工的安全性,根据工程特点及工程需要,设计并实施了有效的支护方案,很好的对基坑工程进行了支护,减少了基坑工程对周边环境的影响,

2.2基坑支护的原则

高层建筑基坑工程,不仅关系到基坑开挖及周边保护建（构）筑物的安全,而且直接影响着土方开挖以及地下室结构施工等施工成本.基坑支护结构是个系统工程,不仅要保证受力合理,而且要施工方便、成本节省.因此,基坑设计应遵循以下原则：首先保证安全,存在重大安全隐患的方案实际上是没有任何现实意义,而且可能带来巨大的经济损失的方案；然后尽量节省造价,过于安全浪费的方案也不符合实际；最后考虑施工的方便性,施工的方便性可以在施工中缩短工期、降低施工造价.

2.3基坑围护结构选择

经过多个方案的技术经济比选,本基坑均采用地下连续墙,地下墙与地下室结构外墙采用二墙合一的形式以降低工程造价.基坑中隔墙采用钻孔灌注桩+三轴搅拌桩止水的形式.其中基坑北侧,地下墙与地下室结构墙形成复合墙,并在地下墙与结构墙间设置膨润土防水毯；基坑其余区域地下墙采用二墙合一的形式.基坑北侧靠近居民区,因此该侧地下连续墙厚度为1m,以控制基坑变形,减少基坑开挖对居民区建筑的扰动.本工程西侧、东侧及南侧采用两墙合一的形式,地下墙兼作地下室结构外墙,地下室各层楼板采用钢筋接驳器与地下墙连接,另外,为加强地下墙接缝处的止水效果,可结合地下室结构边柱的布置,在地下墙接缝处设置扶壁柱.

2.4地下墙成槽及止水帷幕

本工程施工场地东侧为一河流,由于地层主要以粘土及粉土为主,渗透系数较大,地下墙成槽时易发生槽壁坍塌,引起周边地面沉降,并导致地下墙夹泥漏筋,基坑开挖时围护结构严重渗漏水,进而导致周边土体变形过大.

考虑到本工程北侧邻近居民小区,西侧南施街下管线密集,其环境保护要求较高；而东侧和,土层潜水侧向补给量大,如基坑渗漏水路径与河水贯通将危及基坑安全.因此,为确保本项目基坑开挖安全以及相邻环境设施的安全,本工程地下墙施工前,先施工地下墙槽壁加固.其中地下墙外侧为单排Ø,850@600（套打一根）三轴水泥土搅拌桩,地墙内侧为单排Ø,850@600（搭接250）三轴水泥土搅拌桩,桩底埋深17m,单桩水泥掺量>20%.

另外,在基坑地墙施工前,针对本场地土质情况,施工方应采取现场试验,优化、确定并采取以下工程措施,提高地下墙成槽质量的影响.

（1）泥浆材料,包括水、膨润土（碱基或钠基）以及外加剂的正确选择；（2）选择优化的泥浆浆液配比和比重；（3）抬升泥浆液面高度；（4）对泥浆浆液质量严格监控,及时更新劣化浆液.

2.5支撑体系

本工程基坑各分区均采用明挖顺作施工.基坑沿竖向设置三道钢筋混凝土支撑,采用对撑的布置形式,支撑体系刚度大,并应用时空效应挖土支护原则,可以较好的控制基坑侧向变形.

2.6格构柱和立柱桩

支撑的临时立柱均为灌注桩加角钢格构柱,格构柱均应插入钻孔灌注桩3m,间距一般不大于12m,立柱桩尽量利用工程桩.桩端入土深度根据工程实际并结合土层分布验算桩基承载力和沉降确定,同时还需验算基坑开挖引起的坑内土体回弹,进而导致立柱桩差异隆起,造成对支撑的附加应力的影响.

另外,本基坑开挖面积大,开挖的土方量近54万m3,为保证项目的施工工期,必须保证挖土顺畅,出土高效稳定,因此本项目基坑需根据施工出土流程和出土量,结合第一道支撑设置栈桥（挖土平台）.

2.7坑内加固

为控制基坑变形对周边环境的不利影响,在基坑北侧及南侧,针对开挖面以下较为软弱的⑤层土进行坑内裙边加固,以控制围护结构变形.其中北侧采用8m宽6m厚Ф850三轴搅拌桩裙边加固,南侧采用6m宽4m厚Ф850三轴搅拌桩墩式加固,该侧墩式加固采用隔栅状布置.三轴搅拌桩加固体单桩水泥掺量>20%,加固实体至地面采用低掺量（10%）补强加固.

另外,三轴搅拌桩加固体与地下连续墙间采用Ø,1000@700三重管高压旋喷桩填充加固,单桩水泥掺量>25%.施工过程中必须严格控制三重管高压旋喷桩施工参数,保证泛浆排浆顺畅,采取有效措施减少施工对居民小区等的影响,实施信息化施工,确保相是施工环境的安全.

3.结语

通过对工程基坑的支护作用,有效的减少了由于建筑基坑开挖而对周围环境的影响,特别是居民小区.在基坑开挖及支护完成之后的一个月时间内,基坑影响范围内平均地面下沉约0.2mm,并且随着施工的下沉量不再增加,由此可以看出支护体系对于高层建筑基坑工程的作用.