对高层建筑基坑支护结构选择及施工技术的探讨

对高层建筑基坑支护结构选择及施工技术的探讨[摘要]：随着建筑高度的不断增加，为满足地基承载力的要求需要增加高层建筑基础的埋置深度，基坑开挖时根据地质勘查报告及基础深度确定基坑的边坡系数，必要时需进行基坑支护结构设计。文章主要对基坑支护结构设计前的准备工作、变形原理及施工要点等方面做了深入的分析和研究，并作为高层建筑基坑设计和施工方面的参考。

[关键词]：高层基坑支护结构施工技术

中图分类号：tu208.3 文献标识码：tu

文章编号：1009-914x（2012）29- 0136 -01

高层建筑基坑支护结构的设计必须坚持经济合理、安全可靠、便于施工的原则，满足承载力和变形要求。基坑支护结构应该采取承载力极限状态的计算模式，，根据基坑支护的结构形式和受力特点进行土体计算，基坑工程支护结构设计前要对周围环境做好勘察工作。

1 基坑工程勘察和支护结构变形原理

为了能够正确对基坑支护结构进行设计，合理制定施工组织方案，必须对基坑及周围环境进行勘察。确定地下水位的深度及对附近水体连通状况进行分析，对出现地下水位变化情况进行研究，同时需要对支护结构和周边环境进行控制，并制定相应的事故处理措施。

1.1基坑工程勘察

在建筑工程详细勘察阶段需要安排对基坑工程施工的具体内容进行有效的勘察，根据施工场地地质工程条件及开挖深度确定勘察范围。基坑周围勘察点的深度一般不小于1倍的开挖深度，若处于软土地区应穿越软土层。

对基坑周围环境做好勘察工作，查明影响范围内的建筑物的层数、类型、埋深和基础类型等。基坑开挖前做好基坑周围各种地下基础设施的保护工作，明确基坑周围道路状况和行车荷载对边坡的影响。

在基坑支护结构设计前需要对地下结构设计资料和设计方案进行有效的处理。针对周围建筑基础平面布置形式选择基坑支护结构类型，根据主体结构各层楼板、地下室、底板的布置与标高确定高层建筑基坑各层土的开挖深度，设计与施工中要确保基坑边坡土体的稳定性。

1.2基坑支护变形原理

基坑开挖会引起周围地层位移，对基坑工程施工造成严重影响。在建筑基坑实际施工中很多都是由于支护结构变形太大导致基坑

失稳，给施工造成困难。通过对基坑支护结构设计分析，考虑地层移动的机理，同时还要对抗基底隆起机理和支护结构变形问题进行全面分析。建筑基坑开挖主要是一个卸载的过程，施工中会导致基底中部产生向上的位移，与基坑周边产生压力差，从而产生水平位移，使基坑周围地层发生移动现象。

基坑土体隆起的大小应根据建筑物的下沉量和基坑的稳定性等

多方面因素综合判断，基坑隆起是由于垂直方向卸载改变土体原始应力而产生的一系列反应。基坑开挖会产生向上的应力，随着开挖深度的增加和地面荷载的共同作用会导致基坑向内移动，同时引起支护结构发生水平位移，位移值主要还与地质条件有关。

2 高层建筑基坑支护结构选择

基坑支护结构设计前期要根据周围建筑基础情况选择合适的支护方案，并对个方案做综合评价。然后对支护结构进行变形和强度验算，保证施工过程中的安全性。

2.1支护结构类型的选择

支护结构的选择受经济和技术因素的影响，在满足施工要求的前提下，以减小对周围建筑的影响为目的，需要从施工工期短、方便、经济效益等方面进行综合考虑。支护结构的选择还要考虑地下水位的影响，与基坑开挖方案配合，下面对基坑施工中常用的支护结构类型和适用范围做了分析。

①钢筋混凝土板桩。钢筋混凝土板桩是一种比较传统的支护结构形式，在顶部设置一道圈梁，具有一定的挡土作用，但使用后不进行拔除，永久保存于地基之中，造价相对较高。

②地下连续墙。地下连续墙在高层建筑深基坑开挖中使用比较广泛的一种支护结构形式，施工安全、方便，更适用于地下水位比较高的地区。若建筑基坑深度比较深，且邻近已建高层建筑的情况下，采用地下连续墙支护结构能保证施工的安全性。

③深层搅拌水泥土桩挡土墙。深层搅拌水泥土桩挡土墙在软土

地基中得到广泛采用。主要采用进入深层土的搅拌机将水泥浆固化，固化剂在地基上进行原位强行拌合，促使其相互搭接。深层搅拌水泥土桩挡土墙可以看成重力式挡土墙，如果开挖深度比较大可以在水泥土中加入钢筋杠杆，形成加筋水泥土挡土墙。

④土钉墙。土钉墙是将原位土体利用土钉进行加固来维护基坑边坡土体的稳定性，可以把钢丝网喷射混凝土、土钉、加固后的原位土体进行有效组合。此支护形式施工方便、安全、造价较低，适用于密实性较好及粘土较好的砂土地层。

2.2支撑结构选择

在基坑开挖深度较大时，悬臂的挡土墙在侧土压力作用下强度和变形不能满足要求，导致支撑体系受到影响。基坑拉锚可分为土层锚杆拉锚和顶部拉锚，前者主要适用于较浅基坑；后者主要用于钢板桩，把基坑顶部用钢板桩把钢丝绳和钢筋加固在一起。根据当前的支护结构，施工中常用的支撑有钢筋混凝土结构和钢结构支撑两类。钢结构支撑主要有h型钢和圆型钢杆。支撑结构可以减小挡土墙的变形。

3 基坑支护结构施工技术

3.1混凝土灌注桩施工要点分析

钻孔灌注桩主要是利用钻孔机钻成桩孔，然后注入混凝土，最终形成固定的桩。其中泥浆护壁成孔适用于水位较高的环境，施工中注意的要点主要有：

①施工工艺

钻孔机钻孔施工中必须保持场地平整、排水通畅，通过设置水准点和轴线定位模式，保证桩的定位。钻孔施工前准备好排水设施，设置孔口护筒，达到保护孔口和存储泥浆的目的。在空中注入的泥浆液要高于地下水位1m以上。

②质量控制

护筒中心与桩中心不能有太大偏差，一般偏差据不能大于50mm，泥浆比重一般控制在1.1—1.2左右，水下浇注混凝土必须采取连续作业模式，用潜水泵回收孔内泥浆，保证其在储仓槽中沉淀。

3.2锚杆支护结构施工技术要点

锚杆支护施工主要是对地面和深开孔地下室墙面等问题的分析，达到一定设计深度后进行扩大孔的低端，从而保持形成柱状，然后在孔内放入钢筋或钢管，保证孔能够与土体粘合在一起，具有很大的抗拉强度。锚杆支护结构能够对建筑工程的变形量进行了有效的控制，如果施工中选用的孔径较小，不能采用大型机械进行处理，可以利用钢作为侧壁截面，达到节约钢材的目的。

3.3锚喷护壁施工技术要点

喷锚网护壁技术可以利用介质的自承受力发挥作用，借助周围土体与锚杆的粘聚力和摩擦力可以把外部不稳定的土体和深部稳

定土体融合形成一个整体。锚杆端部形成喷射混凝土面板，紧密嵌固在土体中，能够对锚杆之间的相互作用力进行调整，保证力分布均匀，能起到良好的防水效果。喷锚网支护施工不会对正常的施工工期造成太大影响，可以与土方开挖同时进行且施工噪音小。