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深基坑支护在高层建筑施工中的应用

作者

丁君

中交二航局建筑工程有限公司 湖北省 武汉市 430000

高层建筑有助于缓解城市用地紧张的问题,能大大提升城市的土地空间利用率。但高层建筑的建设,往往伴随着深基坑工程,这直接影响着高层建筑的整体质量和使用安全。深基坑支护作为深基坑施工的关键环节,其重要性不言而喻。科学合理地应用深基坑支护技术,对于保障高层建筑施工的顺利进行,确保建筑结构的稳定性以及保护周边环境来说,具有重要意义。

一、深基坑支护的定义与特点

深基坑支护是指在深基坑工程中,为保证基坑侧壁稳定、保护周边环境,对基坑采取的支挡、加固与保护措施。深基坑在建筑工程领域被界定为开挖深度超 5m(含 5m),或虽未超 5m 但地质、环境及地下管线复杂,影响毗邻建筑安全的基坑(槽)的土方开挖、支护与降水工程。

深基坑具有显著特点,其一是深度大,因高层建筑对地基承载要求高,需深挖基坑,加大了施工难度与风险;其二是地质条件复杂,不同区域土层、土质、水位及构造差异大,施工中常遇软土、砂土、岩石等多种地基,增加施工挑战;其三是周边环境影响大,城市中高层建筑周边多有既有建筑、地下管线和道路,施工中的土体变形、降水易致周边建筑沉降、管线破裂;其四是施工周期长,深基坑工程涵盖土方开挖、支护结构施工、降水等多个复杂环节,使施工管理难度显著提升 [1]。深基坑支护需综合考虑这些特点,科学设计与施工,以保障工程安全与质量。

二、将深基坑支护应用于高层建筑施工的必要性

(一)保障施工安全与建筑结构稳定的必要举措

在深基坑开挖过程中,土体原有的应力平衡状态被打破,若不采取有效的支护措施,基坑侧壁土体极易发生坍塌、滑坡等事故,这不仅严重威胁施工人员的生命安全,还会对建筑基础的施工质量造成不良影响,进而危及整个建筑结构的稳定性。而合理设计与施工的深基坑支护结构,能够有效抵抗土体侧压力,维持基坑侧壁稳定,为基础施工营造安全的作业环境,从根本上确保建筑结构稳定可靠,为高层建筑的质量与安全筑牢根基。

(二)应对复杂地质与周边环境挑战的关键手段

面对复杂的地质条件,如软土地基地区,土体强度低、压缩性大,容易产生较大变形,深基坑支护技术成为应对这一难题的关键。通过增强土体稳定性、控制基坑变形,深基坑支护可显著减少施工对周边环境的影响 [2]。此外,当高层建筑周边存在既有建筑物和地下管线时,深基坑支护能够精准控制基坑开挖引起的土体位移,有效避免对周边建筑物和管线造成破坏,切实保障周边环境的安全,实现施工与周边环境的和谐共处。

(三)满足高层建筑地下空间施工需求的必然选择

现代高层建筑为满足停车、设备安装等功能需求,通常需要设置多层地下室,而深基坑支护为地下空间的施工提供了不可或缺的条件。它不仅能够提供足够的空间,还能营造稳定的作业环境,确保地下室施工顺利进行。通过科学合理地设计和施工深基坑支护结构,能够保证地下空间的尺寸和形状严格符合设计要求,充分提高地下空间的使用效率,使高层建筑的地下空间得到充分利用,提升建筑的整体功能性与实用性。

三、深基坑支护在高层建筑施工中的应用要点

(一)施工前的相关准备

在深基坑支护的施工前期准备中,地质勘察是重中之重,地质勘察单位需运用钻探、物探等多种手段,对基坑范围内的土层分布、土质特性、地下水位、地质构造进行全面且详细的勘察。还要对周边既有建筑物的基础形式、结构类型、使用状况,以及地下管线的分布、埋深、管径等信息进行详尽调查,从而为支护结构设计提供坚实可靠的地质资料与环境信息。基于这些资料,专业设计单位再结合基坑深度、地质条件、周边环境、施工工艺等多方面因素,进行深基坑支护方案设计,选择合适的支护结构形式,对支护结构进行强度、稳定性和变形计算,并制定土方开挖、降水、监测等方案,形成完整的施工技术文件。再下一步,则是由项目技术负责人组织对施工人员进行技术交底,将施工方案内容、工艺、质量要求、安全注意事项等详细讲解,使施工人员熟悉流程要点、明确自身职责 [3]。并依据施工方案和设计要求,准备充足且质量合格的支护材料,调试和维护好各类施工设备,确保材料与设备满足施工需求。

(二)常见支护结构的施工工艺

高层建筑深基坑支护常见的支护结构,主要包括排桩支护、地下连续墙和土钉墙。排桩支护是通过在基坑周边设置一排或多排桩,形成挡土结构。施工时,先进行桩位测量放线,然后采用钻孔灌注桩、挖孔灌注桩等成桩工艺进行桩体施工。在桩体混凝土强度达到设计要求后,进行冠梁施工,将桩顶连接成整体,增强支护结构的稳定性。对于悬臂式排桩支护,当基坑深度较大时,还需设置锚杆或内支撑,以提高支护结构的抗倾覆能力;地下连续墙是在地面上采用专用的挖槽设备,沿着基坑的周边,在泥浆护壁的条件下,开挖出一条狭长的深槽,清槽后在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法浇筑水下混凝土,形成一个单元槽段,依次施工各个单元槽段并连接成连续的地下墙体。地下连续墙具有整体性好、挡土和止水性能强等优点,适用于各种复杂地质条件和周边环境;土钉墙是由密集的土钉群、被加固的土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成的支护体系。施工时,先按设计要求开挖一定深度的基坑,然后在基坑侧壁成孔,插入土钉并注浆,使土钉与土体形成复合体。待土钉注浆强度达到一定要求后,喷射混凝土面层,形成土钉墙支护结构。土钉墙施工工艺简单、成本较低,适用于地下水位以上的各类土质基坑。

(三)施工过程中的质量控制要点

在排桩施工中,要严格控制桩的定位、垂直度和孔径,确保桩体的承载能力符合设计要求。对于钢筋笼的制作和安装,要保证钢筋的规格、数量和连接方式正确,防止出现钢筋笼上浮或下沉现象。地下连续墙施工时,要控制好槽段的垂直度和深度,防止槽壁坍塌。同时,要保证混凝土的浇筑质量,避免出现夹泥、蜂窝等缺陷。土钉墙的施工中,要确保土钉的长度、直径和注浆强度满足设计要求,喷射混凝土的厚度和强度也要符合规范规定[4]。土方开挖应遵循“分层、分段、对称、均衡”的原则,严禁超挖。每层开挖深度应根据支护结构的设计要求和土体的稳定性确定,一般不宜超过 2m。开挖过程中,要注意保护支护结构和监测点,避免碰撞和损坏。并且要及时对开挖后的基坑侧壁进行支护,防止土体暴露时间过长而发生坍塌。降水系统应根据基坑的地质条件和地下水位情况合理设计,确保降水效果满足施工要求。在降水过程中,要定期监测地下水位变化,及时调整降水设备的运行参数。另外,还要做好基坑内的排水工作,设置排水沟和集水井,及时排除基坑内的积水,防止基坑被水浸泡而影响土体的稳定性。高层建筑深基坑支护施工过程中质量控制的相关要点参表1。

表1 高层建筑深基坑支护施工过程中质量控制的相关要点

(四)施工安全管理与环境保护措施

施工安全管理和环境保护,是深基坑支护施工中不可忽视的重要工作。在安全管理方面,需建立健全安全生产管理制度,明确各级人员安全职责,加强对施工人员的安全教育培训,提高其安全意识和自我保护能力。施工现场要设置明显的安全警示标志,配备齐全的安全防护设施,加强对施工设备的安全管理,定期检查维护确保设备安全运行,同时制定应急预案并定期演练,提升应对突发事件的能力。环境保护方面,要采取洒水降尘、设置围挡、覆盖土方和建筑材料等防尘措施,减少施工扬尘。合理安排施工时间,避免夜间使用高噪声设备,降低施工噪声影响。对施工废水进行沉淀处理达标后排放,将废渣运送到指定场地,防止污染土壤和水体,实现绿色施工。

四、结语

深基坑支护在高层建筑施工中,具有不可或缺的重要作用和地位。通过科学合理地做好施工前的各项准备工作,严格把控常见支护结构的施工工艺,加强施工过程中的质量控制,落实安全管理与环境保护措施。能够有效保障深基坑支护工程的施工质量和安全,减少对周边环境的影响,确保高层建筑施工的顺利进行。

参考文献

[1] 张健儒. 深基坑支护施工技术在高层建筑工程中的应用分析[J].中国建筑装饰装修 ,2025,(01):134-136.

[2] 何龙 . 高层建筑工程深基坑支护施工技术的实践探索 [J]. 甘肃科技 ,2024,40(12):87-90.

[3] 刘品呈 . 高层建筑深基坑支护施工技术要点分析 [J]. 城市建设理论研究 ( 电子版 ),2024,(36):95-97.

[4] 林卫昭. 高层建筑施工深基坑支护加固技术关键及价值探讨[J].城市开发 ,2024,(13):122-123.