摘要：本文以某高层建筑工程为例，针对高层建筑基坑支护方案的选型与优化设计方法进行了详细阐述，为基坑围护结构的安全提供保障。
关键词：高层建筑；基坑围护结构；方案优化
前言
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。
1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。
2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。
（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。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。
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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。
（5）强化基坑施工过程中的实时监测。
在基坑支护施工过程中，有多种因素影响基坑施工的整体质量，为保证施工过程的顺利进行，需要做好施工过程的实时监测。在基坑支护的施工过程中充分搜集、分析和利用已有资料制定合理的监测方案。同时，根据现场施工的实际情况，动态的调整适宜的监测方法，确保基坑围护结构、周边环境和周围地质体的稳定性和安全性符合施工要求。如果在基坑施工的监测过程中发现安全隐患，需要及时上报并且采取相应措施对发现的问题进行处理，确保施工的质量与进度。
3基坑支护的意义
基坑支护是一个非常复杂的系统工程，在施工过程中的事故时有发生，影响正常的使用并有可能造成较大的经济损失和人员伤亡，产生极坏的社会影响。基坑支护，是为了保证主体地下结构施工的安全和周围环境不受损害，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡，加固与保护措施。近些年来伴随我国城镇化进程的加快，高层和超高层房屋大量涌现，基坑工程日益增多。特别是步入千禧之年以来，基坑的开挖和支护已成为我国建筑技术领域最重要的问题之一。基坑工程的数量和规模飞速增长，基坑的度和面积愈发增大。近年来城市建筑密度的不断增加，基坑以及周围环境愈加复杂，对相邻建筑物影响的检测与控制也越来也严格。
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
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［4］申进祥.建筑施工中基坑支护技术的应用浅析［J］.江西建材，2018，（01）：228-229
论文作者:刘佳伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
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; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;