關(guān)戈

淮北礦業(yè)（集團(tuán)）工程建設(shè)有限責(zé)任公司

一、引言

高層建筑是我們國(guó)家當(dāng)代用來(lái)進(jìn)行城市建設(shè)的主要標(biāo)識(shí)之一，同時(shí)高層建筑的建設(shè)也能夠有效地反映出一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及先進(jìn)的技術(shù)水平，不僅如此，它也能夠?qū)⑼恋刭Y源在最大的程度上進(jìn)行更加合理地利用。由于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展和提高，人民的生活條件已經(jīng)獲得了明顯的提高，使得人們?cè)趯?duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)上有著極為嚴(yán)苛的要求。當(dāng)前我們國(guó)家現(xiàn)階段存在的絕大多數(shù)高層建筑，均處在綜合性的發(fā)展階段，這階段的建筑可以為人民的居住提供更加優(yōu)越的生活環(huán)境以及便利的工作環(huán)境。一旦危險(xiǎn)的不可抗力發(fā)生，其破壞的范圍會(huì)很廣而且危害程度會(huì)很大，這就會(huì)使人民的生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重的威脅。在此地區(qū)進(jìn)行深基坑施工的過(guò)程中，在很大程度上均會(huì)遭遇到不可抗力的威脅事件發(fā)生。因此，在大中型高層建筑中的鋼板樁、排樁和深層攪拌混凝土樁等基礎(chǔ)支撐構(gòu)件，在施工初期和保養(yǎng)時(shí)期的防震功能都比較弱，而如果遭受到自然災(zāi)害等不可抗力情況的出現(xiàn)后，其本身結(jié)構(gòu)就必然會(huì)遭受到損傷，最嚴(yán)重的就會(huì)沖擊地基的框架使得其結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌，從而導(dǎo)致了施工事故的出現(xiàn)，更嚴(yán)重的話就會(huì)給施工者的人身安全帶來(lái)一定的危害。所以，就必須對(duì)大中型高層建筑的較深基坑支撐結(jié)構(gòu)受力的安全性加以研究，有效保障了大中型高層建筑結(jié)構(gòu)在遭受到嚴(yán)重破壞的同時(shí)，也可以切實(shí)保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、深基坑支護(hù)特點(diǎn)

1.概述

在工程施工中，一般深基坑是指開挖深度大于等于5 米或地下室三層以上（含三層），或雖深度不超過(guò)5 米，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復(fù)雜的工程。確定深基坑的意義在于是否需要單獨(dú)進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)對(duì)控制工程造價(jià)具有重要意義。

2.特點(diǎn)

深基坑支護(hù)工程要按安全等級(jí)及設(shè)計(jì)使用年限定性分析。目前深基坑支護(hù)工程多為臨時(shí)性工程，其設(shè)計(jì)使用年限不得超過(guò)2 年，與永久性工程相比（基坑上部除永久性支護(hù)外），它安全系數(shù)小，在有關(guān)規(guī)范中尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)論。因深基坑支護(hù)對(duì)其安全有較多的影響人素，在這些因素中，開挖完成后地質(zhì)條件復(fù)雜程度及深基坑周圍環(huán)境制約比較突出，現(xiàn)就深基坑支護(hù)的特點(diǎn)總結(jié)如下：

（1）開挖范圍越大，深度越大。

（2）周圍的環(huán)境越復(fù)雜施工的難度也就越大。

（3）工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件愈差，設(shè)計(jì)驗(yàn)算指標(biāo)愈大。

（4）工程事故頻繁發(fā)生。

（5）支護(hù)型式多樣化。

基坑工程和主體結(jié)構(gòu)地下室施工關(guān)系密切：基坑工程實(shí)踐性強(qiáng)，新材料，新種類，新工藝必將引領(lǐng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展。同時(shí)深基坑支護(hù)大多分布于建筑密度及人口密度較大的狹窄場(chǎng)地上，所以深基坑支護(hù)除了以上特征之外，還有較大的模糊性，不確定性甚至是突發(fā)性。

三、工程概況

本文以某高層建筑辦公樓為例，對(duì)上述闡述的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)例分析與驗(yàn)證。某大型高層建筑辦公樓一共有25 層，其中3 層樓是地下車庫(kù)，而在該建筑物的四周將會(huì)產(chǎn)生基坑的邊坡，其深度約在2.5m～12.5m 左右；在地基下方必須加以開挖并要挖深至基礎(chǔ)巖部，所開挖的巖層厚度必須在2m 以下，這樣產(chǎn)生了土層巖石混合的地基邊坡，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一定的土質(zhì)地基?；由襟w邊坡的回填方法均采用人工回填，總體的厚度相對(duì)較大，且里面的主體材料由砂石、泥巖殘粒脂蛋白碎石還有少部分的工程廢渣構(gòu)成，并且局部范圍內(nèi)還會(huì)存在少量的卵石，總體的回填期限在2～3 月之間，里面的構(gòu)造主要是稍密居多，構(gòu)造層次也是較為雜亂而且回填的平整度相對(duì)比較不好。按照基坑以及路堤邊坡的組成構(gòu)造分析，該基坑結(jié)構(gòu)比較容易就會(huì)出現(xiàn)坍塌，并且相對(duì)于其它結(jié)構(gòu)會(huì)比較深一點(diǎn)（最深的距離可以達(dá)到12.5m）。為了可以保證該基坑以及整個(gè)建筑物的安全與正常使用，就需要對(duì)該高層建筑的深基坑進(jìn)行有效支護(hù)。

四、深基坑支護(hù)受力施工

1.土釘墻的邊坡支護(hù)

土釘墻主要是在不擾動(dòng)土層結(jié)構(gòu)的前提下，所進(jìn)行的加筋支護(hù)技術(shù)。將深基坑的邊坡利用鋼筋制成的土釘進(jìn)行加固處理，在整體的表面上鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，并需要在其上面噴射一層砼面層，從而跟深基坑的邊坡相互結(jié)合。整體的構(gòu)造是將邊坡中的土釘與周圍結(jié)構(gòu)進(jìn)行緊密結(jié)合的一種復(fù)合式結(jié)構(gòu)，并在表面所形成一種類似于重力擋土墻的結(jié)構(gòu)。土釘墻支護(hù)施工技術(shù)所采用的方式是自上而下的分層施工，并且需要按照相關(guān)要求進(jìn)行嚴(yán)格的分層施工，以此來(lái)保證在施工的過(guò)程中整體結(jié)構(gòu)的安全。使用機(jī)器進(jìn)行開挖后，也需要利用人工對(duì)邊坡的細(xì)節(jié)進(jìn)行修正，將其誤差控制在±15mm。利用土釘墻完成支護(hù)的施工順序則如下：

（1）傾斜度不大的坡地。可以使用人工來(lái)進(jìn)行坡面的修正，讓其維持在平整的狀態(tài)，并且處理之后的要求滿足相關(guān)規(guī)定后也需要與設(shè)計(jì)的尺寸保持一致。

（2）基礎(chǔ)施工放線。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上的尺寸規(guī)定，使用鋼尺進(jìn)行孔位測(cè)量并進(jìn)行相關(guān)標(biāo)記，孔位的誤差需要在3cm以內(nèi)。

（3）施工成孔。利用機(jī)械進(jìn)行施工成孔，孔位的直徑為100mm，需要對(duì)開孔區(qū)域以及角度之間存在的誤差進(jìn)行嚴(yán)格的控制，鉆孔時(shí)傾斜的角度要在2°以內(nèi)。在進(jìn)行土釘?shù)闹谱饕约鞍惭b的過(guò)程中，每1m 的土釘主要鋼筋處需要同時(shí)配備一套Φ8.0 的錨栓定位器對(duì)其進(jìn)行加固，將其放在所形成的孔洞內(nèi)部。而在土釘墻施工的過(guò)程中比較適合的方法就是鉆孔法，一旦施工過(guò)程中遇到無(wú)法處理時(shí)，就可以利用52 號(hào)鋼管來(lái)對(duì)其進(jìn)行鉆孔處理，并在鋼管頂端的1/3 處設(shè)置一個(gè)噴漿孔，每個(gè)部分有兩個(gè)且間隔要在120mm 左右，灌漿孔的直徑需要設(shè)置在7mm。鋼管整體的長(zhǎng)度無(wú)法達(dá)到施工所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行拼接處理，在拼接過(guò)程中需要選擇大一個(gè)型號(hào)的鋼管作為拼接處的接頭進(jìn)行加固處理，而此鋼管的長(zhǎng)度需要在鋼管直徑的五倍以上，拼接處需要進(jìn)行焊接的處理；同時(shí)，加強(qiáng)處的接頭也可以變成直徑的接頭。對(duì)兩個(gè)鋼管同時(shí)起到承插的作用來(lái)進(jìn)行相互的拼接，拼接處仍然需要進(jìn)行焊接處理。

（4）建筑工程注漿。使用相對(duì)純的水泥砂漿或者是M30水泥砂漿，將其注入至管內(nèi)并使用攪拌器進(jìn)行攪拌，隨后將導(dǎo)管插入至孔內(nèi)至少在50mm 以上，使用注漿泵對(duì)其進(jìn)行加壓處理，砂漿可以通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入到孔洞的底部，完成后在導(dǎo)管抽出后再進(jìn)行補(bǔ)漿處理。將土釘全部完成之后，使其跟已經(jīng)編制好的鋼絲網(wǎng)進(jìn)行相互連接，防止其出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。對(duì)“井”字型的錨桿進(jìn)行焊接，再對(duì)其噴射厚度在100mm 的混凝土。一旦砂石巖層中無(wú)法進(jìn)行鉆孔的情況下，則需要選擇52 號(hào)鋼管并且保證其厚度在5mm，對(duì)其灌注1/2 水灰比的水泥砂漿。需要特別注意的是，注漿的壓力要在0.75MPa以上，且注漿之后需要維持3min 不對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)。

（5）邊坡錨噴。對(duì)其進(jìn)行錨噴支護(hù)的過(guò)程中，使用的混凝土需要先經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定其配比，其中粒徑最大不許超過(guò)15mm，并且水灰的比例要在0.5～0.75 之間，將用來(lái)進(jìn)行噴射的混凝土攪拌均勻后在2.5 小時(shí)內(nèi)使用完畢，也可以在其中可以額外增加添加劑，來(lái)使其可以達(dá)到預(yù)期所期望的效果。鋼筋網(wǎng)之間的拼接長(zhǎng)度要維持在350mm 以上，與斜坡之間保持一定的距離，并且其厚度要在25mm 以上，將其與土釘進(jìn)行緊密的結(jié)合。噴射過(guò)程中射程距離需要控制在1m 左右，進(jìn)行噴射時(shí)需要分階段進(jìn)行，自下而上進(jìn)行且每次噴射的厚度要在50mm 以上。噴漿的路徑需要在基坑鋼筋網(wǎng)有效長(zhǎng)度內(nèi)進(jìn)行，不將其噴入到混凝土中，在跟下一層鋼筋網(wǎng)相互連接處進(jìn)行扎綁，隨后才可以在下層的墻體處進(jìn)行混凝土噴射，并且對(duì)于接縫處的處理需要采用45°斜交的方式進(jìn)行，隨后便完成利用土釘墻對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)的施工。

2.深層攪拌樁的地基支護(hù)

使用三軸深層攪拌樁對(duì)地基進(jìn)行支護(hù)施工時(shí)，需要經(jīng)過(guò)定位、布線、挖掘、鉆孔、施工以及成樁保護(hù)等。其中，挖掘?qū)现饕褪鞘褂猛诰驒C(jī)沿著圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的控制線進(jìn)行挖掘，整體的寬度在1.5m 左右，深度在1.5m～2m 之間。進(jìn)行注漿之前，需要對(duì)所需要的注漿材料進(jìn)行實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備，保證配比以及材料質(zhì)量，使其能夠滿足相關(guān)規(guī)定的同時(shí)，也可以滿足施工設(shè)計(jì)的要求。使用鉆機(jī)進(jìn)行攪拌過(guò)程中，需要使螺桿保持在均勻轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，并且需要將誤差控制在：攪拌樁底部標(biāo)高±25mm；攪拌樁樁頂部標(biāo)高-75mm～+120mm 之間；攪拌樁直徑小于0.05D；樁基的位置小于75mm；垂直程度在0.25%左右。

第一次需要進(jìn)行注漿的提升攪拌，當(dāng)進(jìn)行預(yù)攪拌的過(guò)程中，下降至所設(shè)計(jì)的攪拌樁底部標(biāo)高之后，就需要將其上提一定距離，并同時(shí)使用壓漿泵對(duì)其進(jìn)行送漿的處理。此時(shí)所需要攪拌時(shí)間要在30s 左右，并且需要保證提升的速度在0.55m/min 來(lái)進(jìn)行，直至其達(dá)到所設(shè)計(jì)的高度為止。在進(jìn)行送漿時(shí)，壓力要控制在0.5MPa 左右，此時(shí)攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度要保持在50 r/min。

第二次需要在進(jìn)行下沉的攪拌，將砂漿達(dá)到所設(shè)計(jì)的高度之后，就可以停止對(duì)其送漿的施工。以0.75/min 的速度進(jìn)行下沉的攪拌，到達(dá)底部后進(jìn)行提升攪拌處理，以0.55/min的速度攪拌30s，直到可以達(dá)到攪拌樁樁頂部為止。

第三次需要進(jìn)行最終的下沉攪拌，其下沉的攪拌速度要保持在0.75/min，在以0.55/min 的速度進(jìn)行提升正轉(zhuǎn)的攪拌。同時(shí)，需要對(duì)注漿的管道進(jìn)行清潔處理，并且在重復(fù)套鉆的過(guò)程中，也需要對(duì)墻體的連續(xù)程度以及接頭的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。而三軸深層攪拌樁的拼接技術(shù)以及設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的垂直程度，也需要利用重復(fù)的套鉆保持在一定品質(zhì)范圍內(nèi)。使用三軸深層攪拌樁對(duì)地基進(jìn)行支護(hù)施工的過(guò)程中，也需要同時(shí)對(duì)其想好相關(guān)的養(yǎng)護(hù)工作，根據(jù)相關(guān)要求需要將30 天的強(qiáng)度保持在1.5MPa。當(dāng)三軸深層攪拌樁的強(qiáng)度保持在要求范圍之后，就可以對(duì)圍護(hù)的圈梁進(jìn)行施工，可以使用350 型的挖土機(jī)將兩側(cè)的土層挖掘到圈梁底部的標(biāo)高，并在圈梁的兩側(cè)支護(hù)區(qū)域進(jìn)行灌漿處理。至此，完成高層建筑深基坑支護(hù)技術(shù)的全部施工。

五、應(yīng)用測(cè)試與分析

為了測(cè)試此次提出的高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)，不僅可以有效預(yù)防施工過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，還可以使支護(hù)后的深基坑可以穩(wěn)定受力，選擇該高層建筑為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，這樣可以有效降低成本和不穩(wěn)定因素。實(shí)驗(yàn)測(cè)試為受到相同環(huán)境因素影響的高層建筑，使用三種不同的施工技術(shù)，分析高層建筑發(fā)生水平位移的距離，下圖1 則為此次實(shí)驗(yàn)測(cè)試的具體結(jié)果。

圖1 不同施工技術(shù)發(fā)生水平位移對(duì)比圖

由上圖1 可以明顯看出：使用逆作法支護(hù)技術(shù)進(jìn)行挖掘后，整體發(fā)生水平位移的距離在40mm～60mm 之間；使用樁+錨索支護(hù)技術(shù)進(jìn)行挖掘后，整體發(fā)生水平位移的距離在30mm～40mm 之間；而使用本文提到的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行挖掘后，整體發(fā)生水平位移的距離只在10mm～25mm 之間。通過(guò)上述數(shù)據(jù)計(jì)算可以得出，使用逆作法支護(hù)技術(shù)后，發(fā)生水平位移的平均距離為52.56mm；使用樁+錨索支護(hù)技術(shù)后，發(fā)生水平位移的平均距離為35.69mm；而使用本文提到的支護(hù)技術(shù)后，發(fā)生水平位移的平均距離只有17.25mm?？梢?jiàn)本文所使用的支護(hù)技術(shù)在對(duì)高層建筑深基坑進(jìn)行施工時(shí)，發(fā)生水平位移的距離要比傳統(tǒng)方法少。為了使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確，還需要在高層建筑深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，對(duì)整體結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降的位移距離進(jìn)行更近一步的測(cè)試，具體結(jié)果如下圖2 所示。

圖2 不同施工技術(shù)沉降曲線示意圖

由上圖2 可以看出：同樣經(jīng)過(guò)6 個(gè)月的時(shí)間，使用逆作法技術(shù)進(jìn)行深基坑支護(hù)后，整體結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降的距離達(dá)到200mm；使用樁+錨索技術(shù)進(jìn)行深基坑支護(hù)后，整體結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降的距離為100mm；而使用本文提到的技術(shù)進(jìn)行深基坑支護(hù)后，整體結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降的距離只有45mm?？梢?jiàn)本文所使用的支護(hù)技術(shù)，可以讓高層建筑深基坑發(fā)生沉降的距離變短，證明本文的支護(hù)技術(shù)可以使高層建筑的深基坑支護(hù)更加的穩(wěn)定。綜上所述，使用本文技術(shù)方法對(duì)高層建筑的深基坑進(jìn)行支護(hù)施工時(shí)，水平位移以及沉降位移的距離比兩種傳統(tǒng)技術(shù)方法都要短，這就表示文中的方法在實(shí)際應(yīng)用方面是可以達(dá)到預(yù)期的效果。

六、結(jié)束語(yǔ)

此次分析在明確了解傳統(tǒng)施工技術(shù)存在一定問(wèn)題后，有針對(duì)性地解決了施工以及控制的問(wèn)題，為后續(xù)其它建筑工程或者其他區(qū)域建設(shè)提供了解決問(wèn)題的依據(jù)，并且還可以減少質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生。但此次提供的辦法在某些程度上還不夠全面，今天可以通過(guò)對(duì)混凝土進(jìn)行溫度控制，來(lái)配比出更加合適的施工材料，從而在各個(gè)角度都讓高層建筑的深基坑支護(hù)施工都變得更加穩(wěn)定與安全。