高层建筑深基坑施工技术研究

随着城市化进程的加快，城市土地资源日益紧张，高层建筑成为城市发展的必然趋势。高层建筑深基坑施工是高层建筑建设的重要环节，其施工质量直接关系到整个建筑的安全性和稳定性。然而，深基坑施工面临着地质条件复杂、周边环境敏感、施工难度大等诸多挑战。因此，深入研究高层建筑深基坑施工技术，提高施工质量和安全性，具有重要的现实意义。

一、高层建筑深基坑施工特点与难点分析

（一）施工特点

高层建筑深基坑施工呈现出规模大且深度深的显著特点。为满足高层建筑对基础稳定性的严苛要求，基坑深度常达 20 米甚至更深，平面面积可达数万平方米，这使得土方工程规模庞大，对支护结构的承载能力和稳定性提出了极高要求。地质条件的复杂性也是一大特点，不同地区乃至同一城市不同区域的地质情况差异巨大，施工中可能遭遇软土地层、砂卵石地层、岩石地层等多种类型。软土地层含水量高、压缩性大、强度低，易引发基坑过度变形；砂卵石地层透水性强，增加了降水和防渗难度；岩石地层则给土方开挖带来特殊挑战。此外，高层建筑多位于城市繁华地段，周边建筑物密集、地下管线错综复杂、交通流量大，施工过程中的土体变形、降水等活动可能导致周边建筑物沉降、倾斜、开裂，影响地下管线正常运行，施工振动和噪音也会干扰周边居民生活。而且，深基坑施工工序繁多，各工序相互关联制约，再加上受天气、地质等因素影响，施工周期往往长达数月甚至数年。

（二）施工难点

深基坑施工的难点体现在多个方面。支护结构设计与施工难度极大，其需承受土体侧压力、水压力及周边荷载等多种作用力，随着基坑深度增加和地质条件复杂化，对支护结构强度、刚度和稳定性要求不断提高。设计时需精确计算土体参数、荷载取值以选择合适支护形式，施工中要严格把控质量，否则易引发基坑坍塌等严重事故。降水与防渗控制在复杂地质条件下困难重重，如在透水性强的砂卵石地层降水可能导致周边土体沉降，威胁周边环境安全；在隔水层薄或存在透水通道的地层难以达到有效降水效果，基坑一旦渗漏还可能引发流砂、管涌等问题。土方开挖组织与协调工作复杂，由于开挖工程量大，需合理规划开挖顺序、方法和出土路线，同时要根据支护结构要求分层、分段、对称、均衡开挖，并及时进行支撑施工，还要与支护、降水施工紧密配合，确保施工安全与进度。此外，深基坑施工安全风险极高，存在基坑坍塌、高处坠落、物体打击、触电等多种风险，有效识别、评估和控制这些风险是施工面临的重要难题。

二、高层建筑深基坑施工关键技术

（一）基坑支护技术

基坑支护技术对于保障深基坑施工安全至关重要。排桩支护是常见的支护形式，它将钢筋混凝土桩排列成桩排式挡土结构，根据桩的排列和受力特点分为柱列式和连续排桩支护。柱列式适用于土质好、地下水位低的基坑，桩间可采用挡土板或喷混凝土防护；连续排桩支护通过桩间连接形成连续结构，抗渗性和整体性良好。施工时可根据地质和基坑深度选择钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、预制桩等桩型，严格控制桩的垂直度、间距和质量 [1]。地下连续墙是在泥浆护壁条件下，利用专门设备沿基坑周边成槽，放入钢筋笼并浇筑混凝土形成的连续墙体，具有刚度大、整体性和抗渗性强的优点，适用于各种复杂地质和深基坑，还可兼作地下室外墙。但其施工精度要求高，需关注成槽、钢筋笼制作吊装、混凝土浇筑等环节。土钉墙支护利用土钉与土体的摩擦力和粘结力加固土体，由土钉、喷射混凝土面层和排水系统构成，具有施工简便、成本低、对周边环境影响小的优势，适用于地下水位低、土质好的基坑，但在软土或高地下水位地区应用受限。内支撑与锚杆支护中，内支撑在基坑内设置水平或斜向支撑结构，可采用钢、混凝土或钢- 混凝土组合结构，根据基坑形状尺寸合理布置；锚杆支护通过在土体中设置锚杆连接支护结构与稳定土体，利用锚杆拉力抵抗土体侧压力，锚杆分土层和岩石锚杆适用于不同地质条件，两者可单独或结合使用提升支护效果。

（二）降水技术

降水技术是深基坑施工的关键环节，其实施效果直接影响基坑稳定性与施工安全。轻型井点降水通过将直径较细的井点管埋入地下蓄水层，经弯联管与集水总管连接，利用抽水设备抽水降低地下水位，适用于土层渗透系数较小、降水深度不超 6m 的基坑 [2]。这种方法设备简单、施工方便、成本较低，但降水深度有限，且抽水过程中可能因周边土体失水导致沉降，影响周边建筑物和地下管线安全。喷射井点降水利用高压水泵使水通过喷射器形成高速射流产生负压，将地下水吸入井点管并排出，降水深度可达 8～20m ，适用于对降水深度要求较大、土层渗透系数小的基坑。相比轻型井点降水，其设备更为复杂，施工成本更高，但降水效果显著提升，能够满足更深基坑的降水需求。管井降水在基坑周围设置若干管井，各管井单独用一台水泵不断抽水，适用于土层渗透系数较大、降水深度不限的基坑。该方法降水速度快、排水量大，在砂砾石等强透水地层中优势明显。不过，需精准计算管井间距和深度，防止降水不均导致基坑局部积水或土体不均匀沉降。在地质条件复杂、对周边环境要求高的工程中，常采用帷幕隔水与降水相结合的方法。通过设置地下连续墙、高压旋喷桩等隔水帷幕，将基坑与周边土体隔离，大幅减少基坑降水对周边环境的影响。同时，在帷幕内根据实际情况选择合适的降水方法，既能保证基坑内水位降至设计要求，又能有效保护周边环境，实现降水效果与环境保护的平衡。

（三）土方开挖技术

土方开挖是深基坑施工中对支护结构稳定性影响重大的关键环节，其施工组织与实施的科学性直接关乎工程安全与进度[3]。分层分段开挖作为核心原则，需依据基坑深度、支护结构设计以及地质条件精准划分开挖层次与段落。每层开挖厚度一般控制在 2～4 米，以有效控制土体应力释放速率，降低支护结构因应力突变产生的变形风险；分段长度则结合支撑间距与土体自稳能力确定，通常为 15～30 米，便于及时架设支撑结构，保障基坑在开挖过程中的稳定性。对称均衡开挖是确保支护结构受力均匀的重要策略。对于矩形基坑，多采用从基坑中部向两侧对称推进的方式，使支护结构两侧受力同步变化；而不规则形状基坑，则需通过受力分析，确定合理的开挖方向与顺序，避免因局部开挖过度导致支护结构产生过大侧向位移。实际施工中，常利用 BIM 技术进行土方开挖模拟，优化开挖路径，确保各区域开挖进度均衡。机械与人工配合开挖模式充分发挥了两者优势。前期大面积土方开挖阶段，采用大型反铲挖掘机、装载机等设备，单日土方开挖量可达数千立方米，显著提升施工效率；在临近支护结构 0.5～1 米范围及基坑底部 30～50 厘米区域，转为人工开挖，以毫米级精度进行修整，避免机械作业对支护结构造成碰撞损伤，同时保证基底土体不受扰动，维持地基承载性能。出土路线与运输组织的合理规划是土方开挖顺利推进的保障。施工前需综合场地条件、交通状况及弃土场地位置，规划多条运输路线，设置明显标识，并安排专人指挥交通。同时，在出土口配备自动洗车设备与沉淀池，确保运输车辆清洁上路，避免带泥行驶污染城市道路；对运输车辆进行实时监控，利用 GPS 定位系统优化调度，减少车辆等待时间，提高土方运输效率。

（四）施工监测技术

施工监测是保障深基坑施工安全的重要手段。支护结构监测是重点，通过在支护结构设置位移监测点和应力监测元件，如测斜仪、钢筋计等，实时监测其位移、应力、应变等参数，当数据超过预警值时及时采取措施确保支护结构安全。周边环境监测包括对周边建筑物、地下管线和地面沉降的监测，对建筑物设置沉降和倾斜观测点，对地下管线采用专用设备监测位移变形，利用水准仪定期测量地面沉降，及时掌握施工对周边环境的影响并采取保护措施。地下水位监测通过在基坑周边和内部设置水位监测井，利用水位计实时监测水位变化，依据监测数据调整降水方案，保证水位降至设计要求且避免过度降水影响周边环境。施工监测获取的大量数据需及时准确处理分析，通过建立数据处理模型和预警机制，分析预测基坑施工安全性和稳定性，一旦数据异常及时预警并采取处理措施，保障施工顺利进行。

结语

高层建筑深基坑施工技术涵盖多个学科领域，是一项复杂的系统工程。本文全面分析了其施工特点与难点，详细阐述了基坑支护、降水、土方开挖及施工监测等关键技术。在实际工程中，需依据具体地质条件、周边环境和工程要求，科学合理地选择施工技术与方法，加强施工全过程的质量控制与安全管理，确保深基坑施工质量与安全。随着建筑技术的持续发展，高层建筑深基坑施工技术也将不断创新完善，为城市建设提供更可靠的技术支撑。未来，应进一步深入研究，探索更先进、环保、经济的施工技术与工艺，以适应高层建筑不断发展的需求。

参考文献：

[1] 李超. 探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J]. 中国建筑装饰装修,2024(12):74-76.

[2] 黄治芳. 深基坑支护施工技术在高层建筑工程中的应用[J]. 建筑发展,2023, 7(6):17-19.

[3] 石运波 , 闫允乾 . 高层建筑工程深基坑支护施工技术探讨 [J]. 门窗 ,2024(14):52-54.