復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)研究

摘要：以某建筑工程深基坑施工為例，簡(jiǎn)述了該建筑工程深基坑處于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的工程概況，論述了處于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主體建筑鉆孔灌注樁施工、預(yù)應(yīng)力錨索施工等方面的樁錨支護(hù)施工技術(shù)。監(jiān)督驗(yàn)證結(jié)果表明，所述深基坑樁錨支護(hù)施工技術(shù)具有較高的可行性，能夠滿足復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下建筑工程深基坑支護(hù)施工的要求，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證了深基坑支護(hù)施工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境；深基坑支護(hù)；預(yù)應(yīng)力錨索

0" "引言

在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下，深基坑支護(hù)施工技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用，不僅關(guān)系著建筑工程的安全性和穩(wěn)定性，還直接影響工程質(zhì)量和施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。因此，深入研究復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。

當(dāng)前建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)在應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境時(shí)，往往存在適應(yīng)性不強(qiáng)等問(wèn)題，其支護(hù)結(jié)構(gòu)難以充分發(fā)揮其支護(hù)作用[3]。此外，該支護(hù)技術(shù)的穩(wěn)定性與可靠性存在不足，支護(hù)結(jié)構(gòu)可能受到如地下水位變化、土壤性質(zhì)變化等多種因素的影響。這些因素可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，進(jìn)而影響整個(gè)建筑工程的安全性[4]。為了改善上述問(wèn)題，本文針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的建筑工程，開(kāi)展了深基坑支護(hù)施工技術(shù)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(zhì)條件極為復(fù)雜的區(qū)域，涵蓋軟土、砂土、巖溶和斷層等多種地質(zhì)類(lèi)型。工程占地面積約為15萬(wàn)m2，主體建筑高度達(dá)到120m，屬于大型綜合性建筑項(xiàng)目。

該建筑工程所處區(qū)域中，軟土區(qū)域約占區(qū)域面積的45%，約為6.75萬(wàn)m2。該軟土區(qū)域的地質(zhì)特點(diǎn)是土壤含水量高、壓縮性強(qiáng)、承載能力低。砂土區(qū)域約占區(qū)域的30%，約為4.5萬(wàn)m2。該砂土區(qū)域的特點(diǎn)是土壤顆粒松散、易產(chǎn)生流沙和管涌現(xiàn)象。此外，該建筑工程所處區(qū)域還穿越了2個(gè)巖溶層和1條斷層，其中巖溶層的地質(zhì)特點(diǎn)是地下溶洞、裂隙發(fā)育。通過(guò)地質(zhì)勘察和溶洞探測(cè)，發(fā)現(xiàn)溶洞最大直徑達(dá)到10m、最小直徑為3m。由此可知，該建筑工程在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行施工，面臨著多種地質(zhì)條件的挑戰(zhàn)。

2" "復(fù)雜地質(zhì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)該工程不同建筑物所處的具體地質(zhì)區(qū)域，因地制宜設(shè)計(jì)了不同的深基坑支護(hù)施工結(jié)構(gòu)，具體如下所述。

2.1" "軟土區(qū)域支護(hù)結(jié)構(gòu)

該建筑工程的軟土區(qū)域采用深層攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，其直徑為800mm，樁長(zhǎng)根據(jù)地質(zhì)條件變化在10～15m[5]。此外布置預(yù)應(yīng)力錨桿，其長(zhǎng)度為15m，直徑為50mm。上述施工參數(shù)可有效提高地層的承載能力和穩(wěn)定性。

2.2" "砂土區(qū)域支護(hù)結(jié)構(gòu)

為了保障砂土區(qū)域施工安全，在該區(qū)域采用砂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，其直徑為500mm，樁長(zhǎng)為10m。此外布置砂井，其直徑為300mm，深度為8m。沙井作為排水設(shè)施，可有效降低地下水位，減少流沙和管涌風(fēng)險(xiǎn)。

2.3" "溶洞區(qū)域支護(hù)結(jié)構(gòu)

在基坑開(kāi)挖之前，采用鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，其厚度為15mm，長(zhǎng)度為12m。此外布置地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，其厚度為800mm，深度根據(jù)地質(zhì)條件變化在10～15m之間。

3" "主體建筑深基坑支護(hù)技術(shù)

3.1" "主體建筑深基坑數(shù)據(jù)

該建筑工程主體建筑深基坑數(shù)據(jù)如下表1所示。

3.2" "主體建筑深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

該主體建筑主要位于軟土區(qū)域，考慮到周邊更加不利的地質(zhì)環(huán)境，對(duì)其大面積的深基坑決定選用由混凝土灌注樁和預(yù)應(yīng)力錨索組成的樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。

3.3" "鉆孔灌注樁施工

3.3.1" "施工準(zhǔn)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(hù)結(jié)構(gòu)之后，進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。清除施工區(qū)域內(nèi)的障礙物，平整場(chǎng)地，確保施工機(jī)械能夠順利進(jìn)場(chǎng)[6]。根據(jù)該主體建筑深基坑設(shè)計(jì)圖紙，使用全站儀對(duì)樁位進(jìn)行測(cè)量定位，并在地面做好標(biāo)記[7]。

基于施工措施和參數(shù)，準(zhǔn)備好所需的鋼筋、混凝土、導(dǎo)管、泥漿等施工材料，確保其質(zhì)量符合技術(shù)要求；準(zhǔn)備好所需的鉆機(jī)、泥漿泵、混凝土泵等機(jī)械設(shè)備，確保其狀態(tài)良好、滿足施工需求。鉆孔灌注樁施工機(jī)械設(shè)備規(guī)格參數(shù)如表2所示。

3.3.2" "施工過(guò)程

首先，制作和安裝鋼護(hù)筒。根據(jù)鉆孔灌注樁的樁徑和地質(zhì)條件，制作尺寸合適的鋼護(hù)筒。在測(cè)定的樁位處挖掘鋼護(hù)筒安裝坑，將鋼護(hù)筒垂直放入安裝坑中，并用黏土填實(shí)周?chē)?，確保鋼護(hù)筒穩(wěn)固和垂直，其中垂線與樁位的中垂線重合。

其次，進(jìn)行鉆孔施工。將鉆機(jī)移至鋼護(hù)筒處，調(diào)整鉆機(jī)的角度和高度，確保鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位中垂線。啟動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，鉆孔過(guò)程中保持鉆機(jī)平穩(wěn)作業(yè)，使得孔壁穩(wěn)定、防止塌孔[8]。鉆孔完成后，使用泥漿泵進(jìn)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(cè)繩等工具對(duì)孔徑、孔深和垂直度進(jìn)行檢查，確保符合設(shè)計(jì)要求。

最后，吊放鋼筋籠和灌注混凝土。使用起重機(jī)將鋼筋籠吊起，緩慢放入樁孔內(nèi)，保證鋼筋籠垂直且位置準(zhǔn)確。鋼筋籠下放完畢后，安裝混凝土灌注導(dǎo)管并再次清孔，確保樁孔底部無(wú)沉渣，為混凝土灌注創(chuàng)造良好條件。使用混凝土泵和導(dǎo)管將混凝土灌樁入孔內(nèi)，確?；炷脸浞痔顫M樁孔。在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，拆除鋼護(hù)筒和導(dǎo)管，對(duì)樁頭進(jìn)行清理和修整，抹平處理樁頂。

3.4" "預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)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(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工。根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定錨索孔在灌注樁樁體上的位置和角度，使用鉆機(jī)進(jìn)行錨索孔鉆孔施工。鉆孔完成后，將錨索放入孔內(nèi)，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(jì)算注漿壓力和注漿量

錨索安裝完成后，計(jì)算注漿壓力和注漿量。注漿壓力和注漿量的計(jì)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(kuò)散半徑，L表示注漿段長(zhǎng)度，n表示巖體孔隙率，α表示有效注漿系數(shù)，β表示漿液損耗系數(shù)。根據(jù)上述公式，確定注漿壓力和注漿量，使?jié){液充滿錨索孔和錨索孔周?chē)目障丁?/p>

3.4.3" "錨索張拉與鎖定

待注入錨索孔的漿液達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，進(jìn)行錨索的張拉與鎖定。該階段主要目的是對(duì)灌注樁樁體進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，并通過(guò)鎖定裝置確保灌注樁樁體的穩(wěn)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(kāi)始，逐步向下進(jìn)行張拉。

控制張拉速度介于5～15mm/min之間，避免過(guò)快張拉導(dǎo)致灌注樁樁體產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力或變形。啟動(dòng)張拉設(shè)備，逐步施加張拉力，同時(shí)觀察壓力表的變化，確保張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。按照該主體建筑的支護(hù)施工要求，錨索各等級(jí)拉力與對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)時(shí)間，應(yīng)滿足表3所示要求。

按照表3要求，使用監(jiān)測(cè)儀器對(duì)灌注樁樁體的變形、應(yīng)力等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保灌注樁樁體在錨索張拉過(guò)程中的穩(wěn)定性。在錨索張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，安裝錨具與鎖定卡子，確保其安裝牢固、無(wú)松動(dòng)，能夠有效鎖定張拉力。在錨索張拉與鎖定完成后，對(duì)灌注樁樁體進(jìn)行全面檢查，若發(fā)現(xiàn)不符合要求的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，直至滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

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(jìn)行混凝土冠梁和腰梁施工，通過(guò)混凝土冠梁和腰梁將灌注樁串連起來(lái)，使得該支護(hù)結(jié)構(gòu)連接為整體，對(duì)深基坑的支護(hù)更加穩(wěn)固。

通過(guò)以上各項(xiàng)施工，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下該主體建筑深基坑支護(hù)施工目標(biāo)，確保了深基坑施工質(zhì)量和后續(xù)地下建筑的施工安全。

4" "支護(hù)效果驗(yàn)證

4.1" "監(jiān)測(cè)方法

該主體建筑深基坑在施工過(guò)程中，采用嚴(yán)格的沉降觀測(cè)和變形監(jiān)測(cè)措施，共設(shè)置30個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境區(qū)域的地基處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)深基坑的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，持續(xù)收集并分析處理相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合精確的計(jì)算和專業(yè)的判斷，反饋該深基坑支護(hù)施工的穩(wěn)定性。采用全站儀極坐標(biāo)法，對(duì)支護(hù)樁頂部的水平位移進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。選用高精度全站儀，并配備專用的轉(zhuǎn)鏡和一系列測(cè)量附屬設(shè)備，如溫度計(jì)和氣壓計(jì)等，以確保監(jiān)測(cè)作業(yè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4.2" "驗(yàn)證方法

為了驗(yàn)證本文所述深基坑樁錨支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用效果，采用對(duì)比分析的實(shí)驗(yàn)方法。將本文所述樁錨支護(hù)施工技術(shù)設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組，將文獻(xiàn)[2]、文獻(xiàn)[3]提出的支護(hù)施工技術(shù)分別設(shè)置為對(duì)照組1與對(duì)照組2。利用MATLAB模擬分析軟件，模擬這3種支護(hù)技術(shù)的施工全過(guò)程，測(cè)定各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移量，求出平均值并進(jìn)行對(duì)比。支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移量對(duì)比如圖1所示。

4.3" "驗(yàn)證結(jié)果分析

由圖1可知，模擬應(yīng)用這3種支護(hù)施工技術(shù)后，表現(xiàn)出了不同的施工效果。其中應(yīng)用本文所述樁錨支護(hù)施工技術(shù)后，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移量值明顯小于另外兩個(gè)對(duì)照組，且變化趨勢(shì)較為平穩(wěn)，無(wú)突然明顯增加的現(xiàn)象，始終未超出設(shè)計(jì)單位給出的4mm位移預(yù)警值。由此對(duì)比結(jié)果可以看出，本文提出的樁錨支護(hù)施工技術(shù)具有較高的可行性，能夠滿足復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下建筑工程深基坑支護(hù)施工要求，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證了深基坑支護(hù)施工的質(zhì)量。

5" "結(jié)束語(yǔ)

在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下，深基坑支護(hù)施工面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。本文深入研究了復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下建筑工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)，以期為解決實(shí)際問(wèn)題提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。通過(guò)本文的研究，有效地控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移量，有利于提高深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性，具有重要現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

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