高层建筑深基础及基坑工程技术

浅谈高层建筑深基础及基坑工程技术摘要：作为高层建筑质量安全的核心部分——深基础及基坑工程逐渐地被人们特别是专业人士所重视。本文作者结合自己所参与的一些工程实践及在国外考察所获得的印象与信息，扼要回顾了国内高层建筑深基础及基坑工程技术发展中的主要情况，并介绍了国外的有关技术与经验，对当前有关工作提出几点建议。

关键词：高层建筑深基础基坑设计施工监测建议

随着我国城市建设向高空和地下发展，交通设施向多层次立体化发展，深基础工程已成为建筑业近年来的一大技术热点。与此同时，深基坑工程伴随地下空间的利用而出现，其复杂程度似为人们始料所未及，已成为建筑业当前的一大技术难点。本文联系我国实际，择要介绍一些国外已行之有效而又适合我国近期开发应用的一些技术与经验。

一、概述

改革开放以来，我国在高层建筑及地下工程的设计方法、计算理论、施工技术、施工设备、施工管理等各方面均有了长足进步，不仅已能应用各种新技术成功地处理复杂的设计施工难题，从而满足了工程建设需要，如下所述：

1、各地各级主管部门对深基础与基坑工程普遍引起了高度重视，并从制度上加强了管理力度。例如许多大中城市相继规定重大深基础、深基坑工程的设计施工方案必须经专门的委员会审查，有的城市已有深基坑规范，有的土建学会或行业协会组织班子进行了

专题调研。

2、工程界、学术界围绕深基础与基坑工程这一主题，展开了全国范围的、持久而热烈的讨论，已达数年。由科研单位、高等院校或学术团体举办的以深基础为主题的各种层次的技术讲座、研讨班，培训班或学习班在全国各地方兴未艾，参加者十分踊跃。有关院校相继增设或充实了深基础与基坑工程的课程内容，加强了深基础方向硕士、博士研究生的培养。

3、经有关学术机构和专家学者数年的努力，有关深基础与基坑工程的一批高水平的技术规范、手册、论文集和专著相继在近年出版。土建类及有关门类的期刊杂志不断增加报道深基础、深基坑工程技术的篇幅，有的开辟专栏，有的多次出版深基础、深基坑工程专辑，及时推动技术交流与发展。

4、一大批本专业和相关专业的科研、教学人员乃至知名和资深学者，应各地工程需要，纷纷从事、参与深基础、深基坑工程的设计、施工、咨询、检测、监理等实际工作。涉及深基础、深基坑工程的科研成果和技术革新不断涌现。由于我国国土辽阔，各地地质条件差异甚大，地震区覆盖面广，对深基础与基坑工程的处理必须因地制宜采取不同形式，这更促进了此项技术发展的深度与广度。

二、发展概况

西方发达国家建造百米以上的高楼已各有数十至百余年历史。国内与国外相比，大体而言，目前在某些方面，例如高层建筑上部结构与基础及地基土共同作用的设计理论和某些设计方法以及抗

震分析等，我们已接近国际水平或居于领先地位。但在许多方面，尤其是在施工检测，施工设备及其自动化程度等方面，我们尚有较大差距，并且国内所面临的一些技术难题、争议或困扰，常可从国外的经历或实践中得到启发或解答。下面是作者所述的国外情况远非全面，选写立意只是希望它们对国内近期进一步发展深基础和基坑工程技术能有一定的参考价值。

1、在高层建筑中，国外迄今较流行的基础形式仍为大直径钻孔灌注桩。这种桩型已为我们所熟悉，但它在国外最大直径已发展至4m，最大深度达15om。这自然与施工机械的发展有关，同时，由于钻孔桩机的钻头中配有高水头离心泵，它能将废土完全上扬，又备有精密的超声探测仪可下孔检查，故对孔底沉碴清理较为彻底，并且清孔后常辅以压力灌浆，以进一步保证桩的承载力。

2、人工挖孔桩，国外至今并不认为其古老落后而废弃之。相反，当遇施工净空(高度)受限或施工机械不能进场或进场不能正常运

作时，它便倍受青睐，其直径已发展至8m，深度达40m。不仅适合于土质好的地区，也适合于地下水位高的软土地区，已为大量工程实践所证明。

3、在高层建筑中，用传统的压重平台静载荷试桩法或锚桩反力架静载荷试桩法虽是可取的，但过于费钱、费力、费时。若用近年流行的高应变、低应变动力测桩法，则存在测试成果不直观和精度不高等缺点。而且在基坑开挖后如采用高应变法，要把数十吨重的吊车和锤击设备运入坑底进行铡桩也有实际困难。针对这一问题，

一种新的静载荷试桩法应运而生，这种方法适用于钻孔桩，挖孔桩、预制混凝土桩、钢管柱等桩型，实测单桩承载力已达30mn以上。对狭窄场地和深坑试桩、水上试桩、坡地试桩，斜桩、嵌岩桩、抗拔桩等特殊情况非常有效。既可做快速测试，又可按任何规范不同要求做慢速测试，可直接测定桩侧阻力和桩端阻力，准确、安全、经济、省时。

4、国外在深基坑工程中采用地下连续墙支护十分普遍，厚

1.0m～1.5m，深40m～50m的连续墙施工比比皆是。主要因其技术成熟可靠，能挡土又能止水，并可作永久性承重结构。

5、国外的深基础、深基坑施工现场基本上看不见泥浆废土遍地淤积的现象，主要因每一台钻孔桩机或地下墙成槽机均配备了一套泥浆废土自动他处理系统。

6、国外十分重视基坑开挖及地下结构施工实时监测，有精确的电脑数据采集系统随施工进展跟踪反馈地质条件土体、水位、支撑应力等的变化，以完善施工或设计方案。监测项目具体包括地下水位，水土压力、桩顶或墙顶水平和竖向位移、支撑应力与变形、坑底隆起、深层土位移、邻近建筑物和地下既有设施的沉降或裂缝，因基坑开挖和降水而可能、引起的各种变化，分别按工程情况具体布置。施工监测既可防患于未然，又可减少施工盲目性。同时，基于这种需要，土工测试仪器的研制，生产和销售行业十分发达。

7、由于施工自动化程度高，现场人员甚少。国外设计施工人员整体素质较高。通常在取得硕土学位后尚需孜孜努力在工作中继续

学习数年，再经严格考拔，才能取得注册工程师资格，加以施工设备先进，管理较完善，所以工程事故相对较少，工程质量相对较好。

8、十分重视施工对环境的影响。国外早已形成一门环境岩土工程学。其研究范围包括预防施工引起的各种灾害，保护邻产免受施工损害，保护大气、水资源及自然环境不受施工污染等影响。由于对施工污染和噪音政府均有严格限制，国外的深基础工地基本上都是井然有序、悄悄作业、文明施工。

三、对未来有关工作的几点建议

经验表明，在我国目前条件下，一般高层建筑深基础的施工期常占建筑物总工期的1／3左右，深基础的造价常占建筑物总造价的1／3左右。不言而喻，深基础的技术状况对高层建筑的总投资和及时投产使用有密切关系。而且，它更是建筑物整体工程质量和周围环境安全之所系。如下所述：

1、各地行业主管部门和企业领导要继续狠抓深基础与基坑方案的审查、管理和经验交流。对于高层建筑而言，地基基础的传统概念已被地下结构的新概念所代替。同时，基坑开挖是卸载问题，其周围及坑底水土压力交互作用，又随开挖进展而不断变化，这与一般的静力受压承载问题迥然不同，因而还须进行动态设计与监控。绝对不能把基坑开挖仅仅看作是挖挖土方，并不形成最终物质产品的临时性工程而掉以轻心。

2、要发挥专家的集体作用，集思必可广益。近年我国各地通过大量工程实践和不少的失败教训，已筛选出许多成功的乃至有独创