復雜地質環境下建筑工程深基坑支護施工技術研究

摘要：以某建筑工程深基坑施工為例，簡述了該建筑工程深基坑處于復雜地質環境下的工程概況，論述了處于復雜地質環境下深基坑支護結構設計、主體建筑鉆孔灌注樁施工、預應力錨索施工等方面的樁錨支護施工技術。監督驗證結果表明，所述深基坑樁錨支護施工技術具有較高的可行性，能夠滿足復雜地質環境下建筑工程深基坑支護施工的要求，提高了支護結構的穩定性，保證了深基坑支護施工的質量。

關鍵詞：復雜地質環境；深基坑支護；預應力錨索

0" "引言

在復雜地質環境下，深基坑支護施工技術起到了至關重要的作用，不僅關系著建筑工程的安全性和穩定性，還直接影響工程質量和施工企業經濟效益[1-2]。因此，深入研究復雜地質環境下建筑工程深基坑支護施工技術，具有重要的理論價值和實際意義。

當前建筑工程深基坑支護施工技術在應對復雜地質環境時，往往存在適應性不強等問題，其支護結構難以充分發揮其支護作用[3]。此外，該支護技術的穩定性與可靠性存在不足，支護結構可能受到如地下水位變化、土壤性質變化等多種因素的影響。這些因素可能導致支護結構失穩，進而影響整個建筑工程的安全性[4]。為了改善上述問題，本文針對復雜地質環境下的建筑工程，開展了深基坑支護施工技術研究。

1" "工程概況

本文以某建筑工程為此次研究的依托，該工程位于一片地質條件極為復雜的區域，涵蓋軟土、砂土、巖溶和斷層等多種地質類型。工程占地面積約為15萬m2，主體建筑高度達到120m，屬于大型綜合性建筑項目。

該建筑工程所處區域中，軟土區域約占區域面積的45%，約為6.75萬m2。該軟土區域的地質特點是土壤含水量高、壓縮性強、承載能力低。砂土區域約占區域的30%，約為4.5萬m2。該砂土區域的特點是土壤顆粒松散、易產生流沙和管涌現象。此外，該建筑工程所處區域還穿越了2個巖溶層和1條斷層，其中巖溶層的地質特點是地下溶洞、裂隙發育。通過地質勘察和溶洞探測，發現溶洞最大直徑達到10m、最小直徑為3m。由此可知，該建筑工程在復雜地質環境下進行施工，面臨著多種地質條件的挑戰。

2" "復雜地質深基坑支護結構設計

根據該工程不同建筑物所處的具體地質區域，因地制宜設計了不同的深基坑支護施工結構，具體如下所述。

2.1" "軟土區域支護結構

該建筑工程的軟土區域采用深層攪拌樁支護結構，其直徑為800mm，樁長根據地質條件變化在10～15m[5]。此外布置預應力錨桿，其長度為15m，直徑為50mm。上述施工參數可有效提高地層的承載能力和穩定性。

2.2" "砂土區域支護結構

為了保障砂土區域施工安全，在該區域采用砂樁支護結構，其直徑為500mm，樁長為10m。此外布置砂井，其直徑為300mm，深度為8m。沙井作為排水設施，可有效降低地下水位，減少流沙和管涌風險。

2.3" "溶洞區域支護結構

在基坑開挖之前，采用鋼板樁支護結構，其厚度為15mm，長度為12m。此外布置地下連續墻支護結構，其厚度為800mm，深度根據地質條件變化在10～15m之間。

3" "主體建筑深基坑支護技術

3.1" "主體建筑深基坑數據

該建筑工程主體建筑深基坑數據如下表1所示。

3.2" "主體建筑深基坑支護結構

該主體建筑主要位于軟土區域，考慮到周邊更加不利的地質環境，對其大面積的深基坑決定選用由混凝土灌注樁和預應力錨索組成的樁錨支護結構。

3.3" "鉆孔灌注樁施工

3.3.1" "施工準備

該主體建筑深基坑選擇了混凝土灌注樁和錨桿組成的樁錨支護結構之后，進行鉆孔灌注樁施工。清除施工區域內的障礙物，平整場地，確保施工機械能夠順利進場[6]。根據該主體建筑深基坑設計圖紙，使用全站儀對樁位進行測量定位，并在地面做好標記[7]。

基于施工措施和參數，準備好所需的鋼筋、混凝土、導管、泥漿等施工材料，確保其質量符合技術要求；準備好所需的鉆機、泥漿泵、混凝土泵等機械設備，確保其狀態良好、滿足施工需求。鉆孔灌注樁施工機械設備規格參數如表2所示。

3.3.2" "施工過程

首先，制作和安裝鋼護筒。根據鉆孔灌注樁的樁徑和地質條件，制作尺寸合適的鋼護筒。在測定的樁位處挖掘鋼護筒安裝坑，將鋼護筒垂直放入安裝坑中，并用黏土填實周圍，確保鋼護筒穩固和垂直，其中垂線與樁位的中垂線重合。

其次，進行鉆孔施工。將鉆機移至鋼護筒處，調整鉆機的角度和高度，確保鉆頭對準樁位中垂線。啟動鉆機進行鉆孔，鉆孔過程中保持鉆機平穩作業，使得孔壁穩定、防止塌孔[8]。鉆孔完成后，使用泥漿泵進行清孔，將樁孔底部的陳渣、泥漿排出，確保樁孔底部清潔。使用測繩等工具對孔徑、孔深和垂直度進行檢查，確保符合設計要求。

最后，吊放鋼筋籠和灌注混凝土。使用起重機將鋼筋籠吊起，緩慢放入樁孔內，保證鋼筋籠垂直且位置準確。鋼筋籠下放完畢后，安裝混凝土灌注導管并再次清孔，確保樁孔底部無沉渣，為混凝土灌注創造良好條件。使用混凝土泵和導管將混凝土灌樁入孔內，確保混凝土充分填滿樁孔。在混凝土達到一定強度后，拆除鋼護筒和導管，對樁頭進行清理和修整，抹平處理樁頂。

3.4" "預應力錨索支護施工

3.4.1" "鉆孔和安裝錨索

在上述鉆孔灌注樁施工完畢、灌注樁的樁體達到規定強度后，進行預應力錨索支護施工。根據設計方案確定錨索孔在灌注樁樁體上的位置和角度，使用鉆機進行錨索孔鉆孔施工。鉆孔完成后，將錨索放入孔內，確保錨索與孔壁之間留有一定間隙，以便于注漿。在錨索的末端安裝錨具，確保錨索的固定和張拉施工。

3.4.2" "計算注漿壓力和注漿量

錨索安裝完成后，計算注漿壓力和注漿量。注漿壓力和注漿量的計算公式如下：

P=P0+?P" " " " " " " " " （1）

Q=πr2Lnαβ" " " " " " " " "（2）

式（1）中：P表示注漿終壓，P0表示靜水壓力，?P表示壓力增量。式（2）中：Q表示單孔注漿量，r表示漿液擴散半徑，L表示注漿段長度，n表示巖體孔隙率，α表示有效注漿系數，β表示漿液損耗系數。根據上述公式，確定注漿壓力和注漿量，使漿液充滿錨索孔和錨索孔周圍的空隙。

3.4.3" "錨索張拉與鎖定

待注入錨索孔的漿液達到規定強度后，進行錨索的張拉與鎖定。該階段主要目的是對灌注樁樁體進行預應力張拉，并通過鎖定裝置確保灌注樁樁體的穩定性和承載能力[9]。錨索張拉的順序，通常從灌注樁樁頂部位開始，逐步向下進行張拉。

控制張拉速度介于5～15mm/min之間，避免過快張拉導致灌注樁樁體產生過大的應力或變形。啟動張拉設備，逐步施加張拉力，同時觀察壓力表的變化，確保張拉力達到設計要求。按照該主體建筑的支護施工要求，錨索各等級拉力與對應的監測時間，應滿足表3所示要求。

按照表3要求，使用監測儀器對灌注樁樁體的變形、應力等進行實時監測，確保灌注樁樁體在錨索張拉過程中的穩定性。在錨索張拉力達到設計要求后，安裝錨具與鎖定卡子，確保其安裝牢固、無松動，能夠有效鎖定張拉力。在錨索張拉與鎖定完成后，對灌注樁樁體進行全面檢查，若發現不符合要求的情況，應及時進行處理，直至滿足驗收標準。

3.4.4" "混凝土冠梁和腰梁施工

在錨索張拉與鎖定施工完成后，進行混凝土冠梁和腰梁施工，通過混凝土冠梁和腰梁將灌注樁串連起來，使得該支護結構連接為整體，對深基坑的支護更加穩固。

通過以上各項施工，實現了復雜地質環境下該主體建筑深基坑支護施工目標，確保了深基坑施工質量和后續地下建筑的施工安全。

4" "支護效果驗證

4.1" "監測方法

該主體建筑深基坑在施工過程中，采用嚴格的沉降觀測和變形監測措施，共設置30個監測點，確保復雜地質環境區域的地基處理效果達到設計要求。通過對深基坑的實時動態監測，持續收集并分析處理相關監測數據，結合精確的計算和專業的判斷，反饋該深基坑支護施工的穩定性。采用全站儀極坐標法，對支護樁頂部的水平位移進行精準監測。選用高精度全站儀，并配備專用的轉鏡和一系列測量附屬設備，如溫度計和氣壓計等，以確保監測作業的準確性和可靠性。

4.2" "驗證方法

為了驗證本文所述深基坑樁錨支護施工技術的應用效果，采用對比分析的實驗方法。將本文所述樁錨支護施工技術設置為實驗組，將文獻[2]、文獻[3]提出的支護施工技術分別設置為對照組1與對照組2。利用MATLAB模擬分析軟件，模擬這3種支護技術的施工全過程，測定各個監測點的水平位移量，求出平均值并進行對比。支護結構水平位移量對比如圖1所示。

4.3" "驗證結果分析

由圖1可知，模擬應用這3種支護施工技術后，表現出了不同的施工效果。其中應用本文所述樁錨支護施工技術后，深基坑支護結構水平位移量值明顯小于另外兩個對照組，且變化趨勢較為平穩，無突然明顯增加的現象，始終未超出設計單位給出的4mm位移預警值。由此對比結果可以看出，本文提出的樁錨支護施工技術具有較高的可行性，能夠滿足復雜地質環境下建筑工程深基坑支護施工要求，提高了支護結構的穩定性，保證了深基坑支護施工的質量。

5" "結束語

在復雜地質環境下，深基坑支護施工面臨著前所未有的挑戰。本文深入研究了復雜地質環境下建筑工程深基坑支護施工技術，以期為解決實際問題提供理論支持和實踐指導。通過本文的研究，有效地控制支護結構的水平位移量，有利于提高深基坑支護結構的穩定性與可靠性，具有重要現實意義和應用價值。

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