高水位深基坑地质条件下建筑物基础的施工措施

高水位深基坑地质条件下建筑物基础的施工措施

摘要：对于高层建筑而言，深基坑技术的应用越来越重要，并关乎建筑的整体使用效能。本文以某住宅小区为例分析了高水位深基坑地质条件下建筑物基础的施工措施。

关键词：高水位；深基坑；建筑物基础；施工措施

如今，随着我国城市人口数量的不断增加，建筑用地的面积却是有限的，因此高层房屋建设就变得越发重要了，对建筑工程基础施工技术的要求也就变得越来越重要了。建筑工程基础施工技术的有效提高可以促进建筑物质量和安全的提高。建筑基础施工则是保证完成一项建筑工程的首要环节，其将承载着整个建筑物的重量，基础施工的难度非常大，而且建筑物基础和地基属于地下的隐蔽性工程，并且建筑物完工之后很难对其再进行检查，一旦引起事故发生，就会造成无法弥补的严重后果。对于建筑物的基础施工来说，其工期和造价仅占整个建筑物施工的1/5~1/3，但是其施工质量却对建筑物的使用寿命和居住人员的安全起着至关重要的作用。因此，加强建筑工程基础施工技术的发展和研究，尽最大可能的提高工程的施工质量，保证建筑物和居住人员的生命财产安全非常重要。

高水位地区是指地下水位在基坑深度以上，需要采取降水或止水措施以确保基坑挖土、基础施工的安全和正常进行。龚晓楠教授认为，目前对基坑工程的设计方法有2种：(1)基坑工程稳定控制设计：当基坑周围空旷允许基坑周围土体产生较大变形时，基坑围护体系满足稳定性要求即可；(2)基坑工程变形控制设计：当基坑紧邻市政道路、管线、周围建构筑物，不允许基坑周围地基土体产生较大的变形时，基坑围护设计应按变形控制设计。它不仅要求基坑围护体系满足稳定性要求，还要求基坑围护体系的变形小于某一控制值。

1工程概述

某住宅小区所建区域水系发育，地下水位在-0.25～-2.00m。最大积雪深度为14cm，最大冻土深度为31cm，场地地震裂度6°，年平均降水量为737.2mm。在已探明的九层土中，以粘土、粉土为主，第五层及以上地层为新近沉积，其中除第三层粘土和第七层粉质粘土以及第5-1层粉砂稍好外，其余均应视为软弱或较软弱地基，各层平均承截力约110kPa。

该工程计划场地面积44600m2左右，建27层高层建筑5栋，每栋高度80m左右；12层小高层建筑4栋，每栋高度36m左右。其中，高层建筑为钢筋混凝土剪力墙结构，设2层地下室；小高层建筑为钢筋混凝土框剪结构，某部分设地下室半层，工程桩计划采用的是静压式预应力管桩以及钻孔桩等。场地计划标高 33.5～36.0m，两层地下室开挖深度拟定6.6～9.1m。

2高层建筑深基坑施工设计方案

2.1.施工设计要求分析

在AB段护坡应采用比例为1:0.6的土钉墙、预应力锚索联合支护放坡，设置两排长度为6m的土钉，一排与长锚索相间，喷射混凝土在坡面挂网以护面。上面设立搅拌桩水帷幕、直立坡土钉墙联合支护，设置三排长度为6m的土钉，喷射混凝土在坡面挂网。BC段护坡采用1:1.4坡率法和钻孔灌注桩支护，桩长度设为13.1m，钻孔桩间距为1.4m。CD 段采用与AB段相同的方法支护，但坡率为1:1，桩长13.6m，钻孔桩间距1.4 m。EF段的支护方法与 CD 段完全相同，桩长 9.6 m，钻孔桩间距 1.8 m。

2.2深基坑开挖及支护技术分析

2.2.1深基坑施工的流程

大致为开挖土方、土钉墙、预应力锚索、开挖土方、搅拌桩、土钉墙、冠梁等，深基坑向下土方开挖土钉墙。在本工程深基坑施工过程中，计划开挖深度距离地面12.4 m，距离边坡顶为7.1m。

2.2.2地下室深基坑的施工流程

平整场地，土方开挖，二区灌注桩，土方开挖至支护灌注桩顶，搅拌桩、土钉墙、冠梁、钻孔灌注桩，边坡顶四周排水沟、防护栏，土方开挖，土钉墙，土方开挖至基底，降水井、灌注桩及排水沟，工程有关资料的整理，验收。

2.3搅拌桩技术分析

工程深基坑设计中，AF段支护水泥搅拌桩用于基坑止水围幕。搅拌桩设计直径550mm，桩间距为400mm，相互间交接150mm，构成封闭式直线边环基坑边缘，从而起到支护与止水的作用。搅拌桩设计长度如下：AB段为5.6m；BC段7.0m；CD及DE段为9.0m；EF 段6.5m。其中，AB段布置在基坑的边缘，BF段在灌注桩内，中心距离基坑边缘1.275m；BC 段布置于止水幕搅拌桩后，并设置了三排双向加强边坡的搅拌桩，长度为3 m。

2.4钻孔桩施工技术分析

采用混凝土灌注桩为深基坑的支护结构，设定桩长的BC段为13.1m，CD段及DE段为13.6m，EF段9.6m；灌注桩均在基坑边缘布置，其中心间距分别如下：BE段为1.4m；EF段为1.8m。

2.4.1施工过程大致分为以下几个方面

场地的平整、定位、测量、放线、桩机的定位、钢护筒的开孔与安装、钻孔、抛泥、重复钻孔至桩底设计标高、清孔、钢筋笼的安装、导管的安装、清孔、混

凝土的灌注。

2.4.2施工技术应满足如下要求

钻孔桩机应采用回转式进行钻进，灌注时应当采用商品混凝土，桩身混凝土强度应为C25。各桩位的允许偏差为50mm，垂直度的允许偏差应≤1%，孔底的沉渣厚度不得超过100mm，桩体钢筋层厚度50mm。桩间土施工过程中先将膨胀螺栓打入两侧桩上，将钢筋网挂好，再进行喷射混凝土护面。

2.5土钉墙支护技术分析

2.5.1土钉墙施工流程大概分为以下几个步骤：

基坑土方的开挖、土钉的定位及成孔、土钉的安放、灌浆、钢筋网的安制、腰梁钢筋的安放、锚头的锁定、坡面进行混凝土的喷制、开挖下层土方。

2.5.2具体而言，其施工技术如下

土钉孔位布置为梅花状。钻孔方式分为人工和钻机两种，孔径≥80mm，土钉水平角度为10°；土钉孔径及其实际位置的允许偏差分别是5mm和100mm。在钻好土钉孔之后，首先进行锚筋的放置，其次进行纯水泥浆的灌注工作。一般选用硅酸盐水泥，水灰比在0.50～0.45之间。浆体强度≥15MPa，注浆压力在 0.2～0.5MPa之间。采用反向注浆方式进行灌浆，即在孔底进行注浆管的插入，并向外进行注浆。次注浆待初凝之后再进行二次补浆，孔口部分应进行注浆塞的设置。

3深基础的设计

常见的深基础有：桩基础、墩基础、沉井基础等。但对于高水位条件，最适宜采用桩基础，对于住宅小区内不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的井架基础，高层建筑适合选用桩基。桩基设计也要满足地基承载力和变形这两项基本要求，而且要考虑材料、造价、施工方法，工期等因素，全面比较，得出最优方案。付井井架基础，荷载较大，本应设计成桩基础，而设计院依据多年来其他地方采用的方法，没有认真考虑施工因素，将井架基础设计成了大体积的独立基础，因地基承载力较小，在基底采用了2m厚级配砂石换填软土，基础深-8m。施工时正遇夏季水位较高时，为了排水，采用了打旋喷桩形成止水帷幕，基槽内采用多级轻型井点降水，出现流砂后采取抛填大块毛石，以及为挖基槽而租用长臂挖掘机等措施，导致总体费用增加较多，不如采用桩基经济。针对住宅小区地质条件，可以采取灌注桩、予制桩和锚杆静压桩。锚杆静压桩作为局部地基承载力不够时的一种补充措施效果较好，但如大面积采用，则因其施工麻烦，且表层土地耐力较低而不适合；采用予制桩，又因其施工时，需要特殊打桩设备，噪音较大，且同样情况下，造价较高而不宜采用。综合比较，在该场区地质条件下，最适合采用灌注桩。因1～9层中，地耐力均不太高，故设计时，灌注桩可按端承摩擦桩设计。为了节省承台用料和减少承台施工的工作量，在可能情况下，墙下尽量采用单排桩基。由于现场地形复杂，有的建筑物处在新回填完的渔塘中，在设计时

可以认为新回填土层的摩擦力为零。另外灌注桩设计时，针对该地质情况，混凝土标高不宜低于 C20，承台本身要进行抗弯验算。

4深基础施工

根据住宅小区地质、地形条件，最适合选用潜水电钻成孔法。其特点是成孔精度和效率高、质量好，成孔率 100%、钻进速度快、施工无噪音、无振动、操作简便、劳动强度低。施工中首先要准确放线定桩位，严格控制标高。钻孔应采用泥浆护壁，这里主要是注入清水，以原土造浆， 排渣时泥浆密度控制在1.1～1.2 t/m3。

钢板护筒位置应埋设正确和稳定，护筒中心与桩位中心偏差不得大于50mm，埋设深度不宜小于1 m，护筒与坑壁间应用粘土填实。钻进速度不宜大于1m/min。所灌注的砼应搅拌均匀，和易性良好，生料偏差应严格按规范控制。浇筑砼时， 导管的第一节底管应≥4m，第一次浇筑砼必须保证导管底端能埋入砼中0.8～1.3 m。钻孔中排放的泥浆要合理确定排放地点，以不影响后续工程的施工。

参考文献

[1]李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势[J].岩土工程界,2011(01)..

[2]陈忠汉.深基坑工程[M].北京:机械工业出版社,2009.

[3]余永祯，周世明，林婉华. 建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社， 2003.