高層建筑施工中,深基坑支護方案的選擇直接關系到工程安全、工期、成本及周邊環境的穩定。合理的支護方案需綜合考慮地質條件、基坑深度、周邊環境、施工周期及經濟性等多重因素。以下將結合實例,系統闡述高層建筑施工中支護方案的選擇要點。
一、 主要支護類型及其適用性
- 土釘墻支護:適用于地下水位以上或經降水后的粘性土、粉土及填土,基坑深度一般不超過12米。其優點是施工快捷、成本較低。
- 實例應用:某市15層住宅樓,基坑深9米,地層主要為粉質粘土,地下水位較深,周邊場地開闊。采用土釘墻結合掛網噴混凝土支護,成功控制變形,經濟效益顯著。
- 排樁支護(鉆孔灌注樁、鋼板樁等):適用范圍廣,尤其適用于深基坑、軟土地基或對變形控制要求嚴格的鄰近建筑區。常與內支撐(混凝土或鋼支撐)或錨桿聯合使用。
- 實例應用:某城市中心30層商業綜合體,基坑深16米,緊鄰地鐵隧道。采用鉆孔灌注樁排樁加三道鋼筋混凝土內支撐體系,并實施自動化監測,有效將基坑側移控制在20毫米內,保障了地鐵安全。
- 地下連續墻:剛度大、止水性能好,適用于超深基坑(常超過20米)、復雜地質及對周邊環境保護要求極高的工程,但成本較高。
- 實例應用:某沿江地區40層超高層建筑,基坑深22米,且位于富水砂層中。采用1米厚地下連續墻作為支護兼止水帷幕,并結合四道內支撐,成功克服了高水壓和地層軟弱帶來的挑戰。
- 重力式擋墻(如水泥土攪拌樁重力壩):依靠自身重量維持穩定,適用于開挖深度較淺(通常5-7米)、空間充足的軟土地區。
二、 選擇支護方案的核心考量因素
- 工程地質與水文條件:這是方案選擇的基石。必須詳細勘察土層分布、物理力學指標、地下水水位及腐蝕性。例如,在砂層或承壓水頭高的地區,需優先考慮止水能力強的方案(如地下連續墻)。
- 基坑深度與規模:深度越大,對支護結構的強度、剛度和穩定性要求越高。淺基坑可考慮經濟型方案,深基坑則需采用排樁或地下連續墻等更強力的結構。
- 周邊環境敏感性:這是決定方案安全等級的關鍵。若基坑臨近重要道路、管線、歷史建筑或地鐵,必須選擇變形控制能力強的支護形式(如帶內支撐的排樁),并輔以周密的監測和應急預案。前述商業綜合體案例即是典型。
- 施工條件與工期:場地空間是否允許放坡或設置錨桿?施工噪音、振動是否受限?工期緊迫時,可優先選擇施工速度快的預制樁或組合式方案。
- 經濟與技術可行性:在滿足安全與環保要求的前提下,進行多方案技術經濟比選。有時“排樁+錨索”可能比全內支撐方案更節省成本和工期。
三、 選擇流程與綜合決策
一個科學的選擇流程通常包括:詳細勘察 → 初步方案設計(2-3種) → 方案比選(建立安全、工期、成本、環境影響評價體系) → 專家論證與優化 → 最終確定并細化設計。
以某25層辦公樓(基坑深13米,一側距老舊住宅樓僅8米)為例:
- 初步方案:A. 排樁+兩道錨索;B. 排樁+兩道內支撐。
- 比選分析:方案A對施工空間要求高,錨索可能侵入紅線且對舊樓地基有潛在擾動風險;方案B雖成本略高,但變形控制更可靠,且全部作業在紅線內。
- 最終決策:鑒于保護毗鄰舊樓的極端重要性,選擇變形控制更優的方案B(排樁+內支撐),并通過優化支撐間距和施工工序來控制成本。
高層建筑支護方案的選擇絕非單一技術參數的對比,而是一個系統性的風險管理和綜合決策過程。工程師必須深入現場,精準把握項目特質,在安全、經濟、環保與效率之間尋求最佳平衡點,通過精心設計與動態管理,為高層建筑的順利崛起奠定堅實可靠的基礎。