復雜地層中樁基及基坑支護施工方法

摘要：樁基及基坑支護在土木工程建設中具有至關重要的地位。其設計和施工應充分考慮基礎穩定性、施工安全、周邊環境、工程質量以及經濟效益等因素。通過科學合理的設計和嚴格的施工質量控制，確保工程的穩定性和安全性，提高工程的質量水平，降低工程成本，實現經濟效益和社會效益的雙重提升。從工程勘察、設計優化、施工方法、材料選擇及樁基選擇、信息化施工、應急預案、環境保護等方面進行了分析，并探討了復雜地層中樁基及基坑支護施工方法。

關鍵詞：樁基施工；工程勘察；工程建筑1工程勘察

1.1地層巖性勘察

地層巖性勘察是樁基及基坑支護施工工程勘察的基礎工作。其主要任務是確定地層的巖性組成，包括巖石、土壤、砂石等，了解其分布規律、物理性質和工程特性，為后續的樁基設計和基坑支護結構選擇提供依據。

1.2地質構造勘察

地質構造勘察是了解地層中地質構造的重要環節。通過勘察，可以確定地質構造的類型、規模、分布和活動性，評估其對樁基及基坑支護施工的影響。此外，地質構造勘察還有助于發現潛在的地質災害風險，如斷層、滑坡等，為施工安全提供保障。

1.3地下水狀況勘察

地下水狀況對樁基及基坑支護施工具有重要影響。勘察內容包括地下水位、水壓、水質等參數，了解地下水的補給、徑流和排泄條件。通過對地下水狀況的勘察，可以為設計提供合理的水文地質參數，有效預防和減少因地下水引起的施工問題。

1.4土層力學性質勘察

土層力學性質勘察是評估地層承載能力和穩定性的關鍵環節。通過勘察，可以了解土層的容重、壓縮性、剪切強度等力學性質，為樁基設計和基坑支護結構選擇提供依據。同時，還可以對土層的應力場進行分析，評估施工中的地層穩定性。

1.5周邊環境勘察

周邊環境勘察主要是關注施工區域周邊的建筑物、道路、管線等設施。通過勘察，了解周邊環境的現狀和潛在影響，評估施工對周邊環境的影響程度，為制定合理的施工方案提供依據。此外，周邊環境勘察還有助于發現潛在的安全隱患，如周邊建筑物的裂縫、傾斜等，為施工安全提供保障。

1.6樁基設計參數勘察

樁基設計參數勘察是為樁基設計提供詳細的工程地質參數。勘察內容包括樁基持力層的承載能力、變形特性等參數，為樁基的合理設計提供依據。此外，還應考慮樁基施工方法對地層的影響，為選擇合適的施工方法提供數據支持。

1.7基坑支護結構勘察

基坑支護結構勘察是為基坑支護結構設計提供工程地質參數。勘察內容包括基坑側壁的穩定性分析、土壓力計算等，為選擇合適的支護結構形式和材料提供依據。此外，還應考慮基坑開挖對周邊環境的影響，為制定合理的環境保護措施提供數據支持。

1.8施工條件與風險評估

施工條件與風險評估是對施工過程中的各種條件和潛在風險進行綜合分析。評估內容包括施工環境條件、施工難度、技術可行性、安全風險等方面。通過風險評估，可以制定相應的風險應對措施，確保施工安全和質量。同時，風險評估還有助于優化施工方案，提高施工效率和經濟性。

2設計優化

2.1樁基選型

根據地層勘察結果，選擇合適的樁基類型。在復雜的地層中，可能需要采用特殊類型的樁基，如擴基樁、抗拔樁等［1］。選型時應考慮以下因素：地層承載能力、施工條件、經濟性。

2.2優化布置

對樁基進行優化布置，以提高整體結構的穩定性和經濟性。優化布置時，應考慮以下幾點：

（1） 荷載分布：根據建筑物的荷載分布，合理布置樁基，使其承載能力得到充分發揮。

（2） 地層穩定性：分析地層應力場，確保樁基布置不會導致地層失穩。

（3） 施工便利性：考慮施工設備的可達性和操作空間，提高施工效率。

2.3支護結構

支護結構的主要作用是維護基坑穩定，防止土方坍塌。在復雜地層中，支護結構設計需經過詳細計算，確保其具有足夠的強度和穩定性［2］。選擇支護結構時，應考慮以下幾點：

（1） 土壓力分布：根據土壓力分布情況，選擇能夠穩定承受作用力的支護結構形式。

（2） 材料與穩定性：選擇強度高、穩定性好的支護結構材料。

（3） 環境影響：評估支護結構對周邊環境的影響，確保施工安全。

3施工方法選擇

在復雜地層中，應根據實際情況選擇合適的施工方法。例如，在地層穩定性較差的情況下，可以采用分段開挖、分階段支護的施工方法，以降低對地層的擾動。此外，應積極探索和應用新型施工機械和方法，提高施工效率和質量。

4材料選擇及樁基選擇

4.1材料選擇

（1） 材料的物理和力學性能：具有良好的抗壓、抗拉、抗剪切性能。

（2） 材料的耐久性和穩定性：對于復雜地層，應選擇能夠長期穩定工作的材料。

（3） 材料的環保性：優先選擇環保、可回收利用，減少對環境的負面影響。

4.2樁基選擇

在復雜地層中，選擇合適的樁基類型需要綜合考慮多個因素，包括地質條件、施工環境、施工設備、技術要求和經濟因素等。

（1） 了解地質條件。對地層進行詳細的勘察和分析，了解土層的分布、強度、滲透性和液化特性。特別注意軟弱地層、不良地質條件和特殊巖土層，這些地層對樁基的選擇和設計有較大影響。

（2） 選擇合適的樁基類型。根據地質條件和設計要求，選擇適合的樁基類型。常見的樁基類型包括預制樁、灌注樁、擴基樁等，每種類型有其適用的地質條件和設計要求［3］。

（3） 考慮施工環境。了解施工現場的環境條件，包括施工場地的大小、交通狀況、施工噪音和排放等。這些因素可能影響樁基的選擇和施工方法。

（4） 評估施工設備。評估施工設備的能力和限制，包括打樁機、灌注設備、泥漿處理設備等。這些設備的性能和效率將影響施工速度和樁基質量。

（5） 技術要求。考慮設計要求和技術要求，例如單樁承載力、沉降要求、抗拔要求等。這些因素對樁基類型和設計有直接影響。

（6） 經濟因素。評估不同樁基類型的成本效益，包括材料成本、施工成本、維護成本等。在選擇樁基類型時，應考慮經濟因素并與設計要求相平衡。

5信息化施工

5.1實時監測地層動態

在復雜地層中進行樁基及基坑支護施工時，需要對地層動態進行實時監測。通過埋設傳感器、使用雷達和鉆孔攝影等技術，可以及時獲取地層位移、應力變化和地下水位等信息。這些數據能夠反映地層的實際狀態，為信息化施工提供基礎數據。

5.2記錄和分析數據

對實時監測的數據進行記錄和分析是信息化施工的關鍵環節。通過專業的軟件系統，可以對監測數據進行處理，提取關鍵指標，如地層位移速率、應力變化率等，這些指標可以反映施工對地層的影響，幫助施工人員判斷施工安全性和可行性。

5.3預測可能風險及優化設計

基于監測數據和分析結果，可以預測可能出現的風險，如地層滑坡、基坑隆起等，進而通過優化設計方案、調整施工參數等方式降低這些風險發生的可能性。此外，還可以通過建立數值模型，模擬不同施工方案下的地層響應，為施工提供科學依據。

5.4調整施工方法和參數

在施工過程中，根據實際情況調整施工方法和參數是必要的。通過信息化施工，可以實時獲取施工數據，如樁基承載力、泥漿比重等。這些數據可以幫助施工人員判斷施工效果，及時調整施工方法和參數，提高施工質量。

5.5反饋施工效果

信息化施工還要求對施工效果進行及時反饋。通過對比分析實際施工數據和設計數據，可以評估施工效果的好壞。對于存在的問題，可以及時進行調整和改進，確保施工質量和安全。

5.6智能預警系統應用

在信息化施工中，智能預警系統的應用至關重要。該系統可以根據實時監測數據和分析結果，自動發出預警信息，提醒施工人員注意潛在的風險。此外，智能預警系統還可以根據預測結果，提前發出預警，為預防和控制風險提供時間上的優勢。

6應急預案

針對可能出現的風險和問題，制定出詳細的應急預案。預案應包括預警機制、應急處置流程、人員和物資調配等內容。通過應急預案的制定和實施，可以有效地降低事故發生的概率和影響程度。

7環境保護

7.1減少噪聲污染

在樁基及基坑支護施工過程中，應優先選擇低噪聲的施工設備，如液壓打樁機、靜壓樁等。對于需要使用高噪聲設備的場所，應采取適當的隔音措施，如設置隔音屏障、使用消音器等。同時，合理安排施工時間，避免在夜間或居民休息時進行高噪聲作業。

7.2控制泥漿排放

樁基施工中的泥漿排放是影響環境的重要因素之一。為了控制泥漿排放，應盡可能選擇泥漿排放量小的施工方法，如螺旋鉆孔、地下連續墻等。對于需要排放的泥漿，應進行沉淀處理，減少懸浮物含量。合理規劃施工場地，設置泥漿池，確保泥漿能夠得到妥善處理和儲存。

7.3生態環境保護

在樁基及基坑支護施工過程中，應合理規劃施工場地，減少對周圍土壤的擾動和破壞。對于裸露的土壤，應及時進行覆蓋和綠化，以防止水土流失。在施工過程中，應采取必要的防塵措施，如灑水降塵等。

施工過程中產生的廢水應進行妥善處理，符合相關排放標準后方可排放，同時應盡可能減少對周圍生態環境的破壞和污染。

參考文獻：

［1］劉寧波，周清忘.生態庫區超厚硬巖條件下大直徑長樁樁基施工關鍵技術［J］.施工技術（中英文），2024，53（13）：83-87.

［2］王瑞芳，李闖.武漢長江一級階地基坑的設計分析與實踐［J］.水利規劃與設計，2024（3）：133-137.

［3］吳安康.基坑開挖中軟土地基支護與樁基施工探究［J］.城市建筑空間，2022，29（增刊2）：892-893.

作者簡介：晏磊，男，湖北武漢人，工程師，本科，研究方向：土木工程與巖土工程。