四川永存建筑工程有限公司
摘要：高层建筑是现代化城市中的重要组成部分，其建造和施工过程都更具难度，在建造高层建筑时需要面临超大型基坑的开挖和支护问题。本文就对这一问题进行了研究，文中列举了几种超大型基坑的开挖和支护手段，并对超大型基坑开挖的注意事项进行了阐述。
关键词：高层建筑；超大型基坑；基坑挖掘；基坑支护
随着我国城市化建设过程的不断推进，城市中的高层建筑数量越来越多，城市的规模也越来越大。高层建筑能够提升城市的紧凑度从而提升城市运转的效率，在未来高层建筑将成为我国城市发展的主要方向。对超大型基坑的开挖和支护技术进行分析，对于保障高层建筑施工过程的顺利进行和工程质量均具有非常重要的意义。
1.超大型基坑开挖的注意事项
1.1基坑排水
基坑开挖的过程中应当注意排水工作同步进行，对于大型基坑来说应当设置降水井和排水槽进行排水处理，防止基坑被水淹没。在地下水资源丰富的地区开挖超大型基坑时应当注意及时对地下水进行回灌，避免地下水量变化导致地层结构变化以至于对基坑的形状产生影响。
1.2基坑监测
超大型基坑在开挖过程中很容易因为挖掘进度和周围环境的变化导致基坑变形，出现坡度、深度等重要参数的变化。因此在基坑开挖过程中应当对其主要参数进行监测，当发现基坑参数变化过大时及时进行修复，并通过释放土壤应力来增加基坑的稳定性。
2.超大型基坑的支护技术
2.1灌注桩支护技术
灌注桩支护技术是一种最为常见的支护技术，也可以应用在超大型基坑的支护中。在应用灌注桩支护技术之前，应当先在基坑中进行钻孔工作，为此需要检查钻孔的设备能否稳定运行，钻孔的平台能否满足钻孔设备的工作需求，钻孔设备在平台上工作时以不发生晃动为准，在准备完成后开始进行钻孔作业。
钻孔过程中应当注意钻进的方式，钻进时不能直接立即钻入，否则将对基坑造成巨大冲击。钻进过程应当缓慢进行，当每灌注一部分泥浆就钻进一部分直至钻进完毕，且注意在钻进过程中不能随意停止，否则应当重新进行灌注浆和钻进。
如果需要钻进的深度较深，当前的钻杆的长度可能不够，此时应当提升钻杆直至露出钻盘后将钻杆上的方形套卸去，随后加装长钻杆。当钻进过程中遇到土质松软淤泥层，则应当减缓钻进速度，并增加泥浆的浓度防止出现坍孔。当钻进完成后，首先在孔中安装导管并向孔中注水以将孔清晰干净，随后在孔中安装钢筋笼并浇筑混凝土，完成支护的过程。
2.2护坡桩支护技术
护坡桩支护技术也是一种需要钻孔的支护技术，但护坡桩支护技术的孔需要使用水泥浆作为护壁进行支护，当钻孔完毕后，在孔中浇筑水泥浆，当水泥浆凝固后便可以形成孔的护壁，随后将碎石、混凝土等材料注入孔中，当这些材料凝固后便可以形成对基坑的支护。使用这种方式需要注意的是，在水泥浆凝固后向孔中注入的材料应当在孔中形成高压浆体，否则无法起到支护作用，依次在向水泥护壁的孔中注入材料时应当保持注入的压力，让材料在高压下凝固以起到支护作用。
2.3土层锚杆支护技术
土层锚杆支护技术是一种使用锚杆进行支护的技术，同上两种支护技术的区别在于无需进行灌注，起主要支护作用的是锚杆。在这种方法中，施工的设备为锚杆安装设备，钻孔过程完成后在孔中穿入钢绞线作为锚杆安装的前提条件，当钢绞线安装完毕后，将其拉升到指定的位置后开始安装锚杆。在安装锚杆的过程中如果遇到障碍物则应当停止安装，检查障碍物的状态，当排除障碍物后方可继续进行。
2.4土钉墙支护技术
土钉墙自护技术是近年来流行的一种新型支护技术，对于大型基坑具有较好的支护效果，通常用于稳定边坡的工作中，土钉墙支护技术的优势在于安装方式简单且支护效果非常好。土钉墙支护技术的关键工具在于土钉，在边坡支护工程中首先将大量的土钉安装到边坡上，随后以土钉为基础进行混凝土面墙的喷射。但这种方式的局限性在于其对基坑土层的强度要求较高，土层较为松软的地区无法使用这种技术。
2.5钢支撑支护技术
钢支撑支护技术是一种内支撑支护技术，其优点在于施工过程简单、受力方向明确和能够平衡水土压力，但钢支撑技术需要使用专用的机械进行施工，因此施工的成本相对更高，适合面积较大以及在软弱土层区域的基坑支护。
在完成基本的准备工作后，当基坑开挖到钢围檩底面下方50cm处时，通过测量确定钢围檩的位置并布置2-3个点用于放样纠偏。确定钢围檩的位置后，在每个围护桩体上安装1个三角托架，并用膨胀螺栓将其固定在围护桩上，三角支架之间采用通长三角钢连接，将三角托架形成一个整体，随后将钢围檩吊装固定在三角支架上。
安装完钢围檩后，将检验合格的钢支撑结构安装到钢围檩上，在轴向上分级进行加压操作，按照50%、70%、100%逐级加压，每次加压的时间控制在3-5分钟，完成钢支撑结构的安装。
2.6钢筋混凝土支护技术
钢筋混凝土支护是借助钢筋的硬度和混凝土的强度来实现对于基坑内压力的一个支撑作用，一般都是多道同时实施。在施工过程中要注意把握好支撑点的位置，做好围檩梁接触地方的凿毛清理，与此同时支撑梁与混凝土浇筑最好保证同时施行。这种支护方式，一方面耐压，不易发生形变，另一方面由于支护面积大，不会拖延土方开挖速度，机械能够安全作业，且即使场地狭窄也不会过多影响施工。
3.超大型基坑的开挖方式
3.1盆式土方开挖法
盆式土方开挖是开挖超大型基坑中常见的方法，也是应用较为广泛的方法。该方法的步骤是首先开挖基坑中心的土体，随后将开挖范围扩大到四周并逐渐达到预定的基坑大小，从而完成基坑的开挖。从施工方法上来看这种施工方式相对简单，施工成本较低，但当挖掘非常巨大的基坑时这种开挖方式将会带来大量的土石方，如果施工现场缺乏处理土石方的条件采用这种方式挖掘将带来额外的问题。只有当施工现场具备处理大量土石方的条件时才能采用这种开挖方式，并且这种开挖方式的特征决定了现有的技术难以挖掘非常巨大的基坑。盆式土方挖掘法的重点在于挖掘后基坑周边预留部分的宽度、基坑的深度以及坡度等参数的确定，这些参数都是影响后期施工乃至是工程质量的重要指标。
3.2中心岛式挖掘法
中心岛式挖掘法也是开挖超大型基坑的一种常用方法，在挖掘过程中先不挖掘中心的部分而是从中心开始向两侧挖掘，最终将中心挖掘成孤岛的状态。这种开挖方式相比于盆式的优点在于中心的孤岛可以作为挖掘设备的支撑，基坑的挖掘过程可以从外围和中心两部分进行，从而大幅提升挖掘效率。同时由于有中心的孤岛支撑，这种方式挖掘的基坑大小也超过盆式挖掘方法。采用中心岛式挖掘基坑应当注意中心预留的部分的大小以及相应的坡度，由于挖掘设备借助中心的支撑在中心岛的坡度上进行挖掘，如果缺乏足够的支撑挖掘设备很容易坠落，造成意外事故。因此中心岛处的挖掘设备经常使用角撑和环梁式支撑作为支撑设备的主要方式，应当根据挖掘设备的规格选择合理的支撑结构。
3.3逆作土方开挖法
这种方式是一种地基结构和地上结构同时施工的方法，因此在施工过程中应当结合地下工程的结构和形式，自上而下的进行土石方的开挖。这种方式的优势在于基坑的围护结构相对较为稳定，基坑的受力更为均匀，且对周围的影响最小。但在使用这种方式时应当注意，如果地下的结构层过高则不能使用这种方式，否则会带来施工速度下降的反作用。
4.结论
本文对高层建筑的超大型基坑的开挖和支护技术进行了研究，在开挖超大型基坑时应当注意开挖过程中的基坑排水和主要参数的监测，确保开挖工作的顺利进行。在实际的基坑开挖和支护过程中应当根据施工场地的地质条件、施工规模和工期成本等选择合适的基坑开挖和支护技术，在确保工程质量的同时缩短施工时间，提升施工企业经济效益。
作者简介：殷志强（1980、09-），男，四川永存建筑工程有限公司。