摘要：在城市土地资源压力下，高层建筑工程越来越多，其基坑支护施工具有较高的难度。只有保证基坑围护结构设计的合理性，才能为基坑稳定性及施工安全提供保障。因此，有必要对高层建筑基坑围护结构设计进行研究，找到有效的设计优化方法。本文以某高层建筑为例详细分析了基坑围护结构方案的优化。
关键词：高层建筑;基坑围护结构;方案优化;
引言：
随着城市建设的快速发展，在建筑密集、高层次、深高风险等复杂条件下，越来越多的深基坑围护使高层建筑的建设成为可能。同时岩土工程也面临着前所未有的机遇和挑战，由于周围的边界条件和控制因素，地下基坑的形状远远超过标准模型，基坑深度不断加深，增加了基坑围护工程的风险。如何在高层建筑的基坑施工中选择科学合理的围护系统，如何设计施工过程中的安全性以及周围建筑物和地下管线的安全性，这些问题都是基坑工程技术人员必须考虑的问题。
1 基坑围护结构的定义及常见围护形式
（1）地连墙
多使用于地下水位高的软土地区，施工时振动小、噪声低，能在建筑物、构筑物密集地区施工。地下墙具有的刚度大，能承受较大的水平侧向荷载，基坑开挖时变形较小，周围地面的沉降少，能够较好地控制和减少对邻近建 (构) 筑物和地下管线的影响的特点，且防水效果好，在深基坑工程中应用较广泛。但其造价高，同时，在富水砂层，应注意墙缝止水，通常采用搅拌桩或者旋喷桩来解决墙缝止水问题。
（2）钻孔灌注桩
适用于多种地质条件，分干作业 (旋挖桩等) 、湿作业 (泥浆护壁置换) 等。地下水位高时，辅以止水帷幕，地下水位很低或无地下水时，不设帷幕。其刚度较地下墙小。造价较高。在地下水位较低，土层条件较好的地区采用较多。在软土地区，基坑深度10～15m左右可作为比选对象，综合条件较优时采用。
（3）钻孔咬合桩
整体刚度比地下墙低，比钻孔灌注桩高。施工工艺相对比较复杂，对施工设备及施工队伍要求较高，在实施时对初凝时间的控制不好可能引起墙体渗水，对桩体垂直度的控制要求也很高，在深厚砂层中可能出现颈缩现象。在高层建筑基坑工程采用较少。其造价较高，适用于深度15m以下的基坑。
2 项目概况
某高层建筑工程用地面积约23000m2，总建筑面积约15万m2，地下两层，包含两栋单体建筑，采用框架核心筒形式，其中A#楼是高层研发办公楼，地上23层，建筑高度为99.9m，B#楼为超高层研发办公楼，地上30层，建筑高度130m。基坑平面近似呈矩形。项目西侧、南侧为拆迁空地和农田，无已建成构筑物及地下管线，北侧约35m处有一钢结构厂房，东侧约15m处为市政道路，其下设置有雨水管道、排污管道和电信管道等。根据项目勘察报告，该工程场地地形较为简单，未见其他不良地质作用，开挖范围内岩土层主要为 (1) 层杂填土、 (2) 层含泥中砂、 (3) 层淤泥夹砂。东侧与乌龙江相距约800m，地下水与江水连通，水力联系较强，且受季节性降雨影响较大，同时受一定的乌龙江江水潮汐影响。
3 基坑支护方案选型与设计
基坑支护结构是为建筑物基础与地下室施工提供足够的安全空间，在地下工程施工完成后便不再需要，不构成工程实体，因此基坑工程属于临时性工程，具备临时性工程的特点。本工程综合项目地理位置、地质条件、水文情况、基坑及周围环境特点，支护体系采用多种支护形式相结合的设计方案。
（1）坑顶放坡
考虑到放坡支护的经济性，场地具备条件的情况下，尽可能多的采用放坡支护方式，降低围护结构 (SMW桩或排桩) 高度，这样可有效减少支护桩锚固段的长度，从而减小支护桩的深度，节约支护结构造价。结合本项目场地条件，在-0.650m～-3.150m标高采用放坡结合锚喷护坡的形式，按照1:1进行放坡，坡面铺设Φ6.5@250×250钢筋网，面层喷射60mm厚C20混凝土，坡面布置间距为2.5m×2.5m的泄水孔，且泄水孔应避开透水层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（2）围护结构选择
在-3.150m～-10.950m高度考虑采用外锚式排桩支护结构，即采用SMW工法桩加 (二或三道) 可拆卸式扩孔预应力锚索。其中，SMW工法桩采用HN700*300型钢，三轴水泥搅拌桩采用850@600，锚杆采用400可拆卸式扩孔预应力锚索，详图1。该方案无立柱支承桩 (灌注桩) 、钢筋砼内支撑，土方开挖、地下室结构施工不受立柱支承桩 (灌注桩) 、钢筋砼内支撑影响，最大限度减少在项目非工程实体中的投入，有利于整个场地施工总平面布置，同时缩短地下室施工周期。但经设计复核验算，外锚方式受力不满足设计要求。
考虑采用排桩 (灌注桩) 结合一道混凝土内支撑进行支护，Φ1000冲钻孔灌注桩，间距1200，短桩桩长24m，长桩桩长32m，二短一长布置，止水帷幕在排桩外侧采用Φ850水泥搅拌桩，咬合200，桩长20m，进入淤泥质土不少于1m。该方案安全可行，增加了排桩 (灌注桩) 、立柱支承桩 (灌注桩) 、钢筋砼内支撑，也相应增加了这部分工程量，灌注桩泥浆排放，不利于整个场地施工总平面布置，影响现场文明施工形象。土方开挖、地下室结构施工受立柱支承桩 (灌注桩) 、钢筋砼内支撑影响，施工周期长，支护结构造价高，不经济。
综合上述方案，取长补短，采用SMW工法桩结合一道钢筋砼内支撑，同时优化钢筋砼内支撑结构，最大限度放大环梁直径。SMW工法桩 (三轴搅拌桩) 850@600内插HN700*300型钢插2跳1 (局部密插) ，桩长24m。
该方案，取消了排桩 (灌注桩) 、减少了立柱支承桩 (灌注桩) 、优化钢筋砼内支撑结构，增加了H型钢 (可回收重复使用，一般为租赁) ，尽可能减少在项目非工程实体中的投入。放大环梁直径，使塔楼范围位于环梁范围内，减少土方开挖过程受钢筋砼内支撑影响。同时，通过进一步优化后浇带位置 (设置于塔楼外第二跨或第二跨外) ，在完成负一层梁板结构后塔楼结构先行 (不等钢筋砼内支撑结构拆除继续施工) ，在负一层换撑带强度满足设计要求后及塔楼出正负零结构后再拆除钢筋砼内支撑结构，现场形成塔楼不受限制按正常进度向上施工，钢筋砼内支撑结构拆除完成再施工负一层墙柱、及地下室顶板结构 (塔楼除外) 。要求各工序合理搭接，确保塔楼工期关键线路不受影响，加快项目建设。文明施工方面，取消了排桩、减少立柱支承桩 (灌注桩) ，减少泥浆排放，因地下室顶板晚于塔楼速度，室外整体出正负零的时间晚于塔楼，需根据实际进度优化场地不同时期的施工总平面布置。
（3）降排水
根据基坑支护施工图、基础施工图、地质勘察报告、现场场地条件合理设置降水井进行基坑降水，确保基坑开挖后无“滞水”，降水工程直至整个基础工程施工完成为止。本工程基坑采用管井降水法，井点布置可根据现场条件做适当调整。基坑内布置60口降水井，降水采用动态设计，信息化施工，必要时增加降水井。由于井点降水影响范围较大，在降水过程中加强监测和预警，同时沿基坑周边布置16口回灌井，将基坑内的水位降到开挖面1m深以下。降水井施工完毕后，封底并放入潜水泵将地下水抽排出基坑外，至少在基坑大开挖之前15天进行抽水。
（4）基坑监测
地下室基坑围护结构的安危关系到本工程的安全，还关系到附近建筑物，城市管线及道路设施的保护等，因此，基坑施工前，必须委托有资质的第三方监测单位对基坑进行监测，采取信息施工的方法对基坑施工的全过程进行监测，监测未到位不得开挖施工。监测的内容包括但不限于围护墙顶水平、竖向位移，深层水平位移，立柱竖向位移，支撑内力地下水位，周边建筑物位移、周边管线变形等。
4 结束语
综上所述，通过结合该高层建筑工程现场实际情况对基坑围护结构的方案进行优化研究，可以有效提升该工程的安全性、合理性和经济性，为施工质量及施工安全性提供保障。
参考文献
[1]罗钦桥.某大型深基坑支护选型及施工技术探讨[J].福建建材，2013 (53) :142.
[1]黎洪昆.高层建筑深基坑支护施工技术探讨[J].居舍，2018 (13) :43.
论文作者:陈斌,,
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/8/7
标签：基坑论文; 结构论文; 钢筋论文; 塔楼论文; 工程论文; 立柱论文; 地下室论文; 《城镇建设》2019年第10期论文;