复杂地质条件下基础施工技术

摘要：在复杂的地质条件之下，基础施工有一定的难度，本文主要探讨了如何在复杂的地质条件之下进行基础施工。

关键词：复杂地质；基础；施工

中图分类号：TU74文献标识码： A

引言

复杂的地质条件，主要指的是地下工程在进行开挖之后，围岩之前的原力平衡状态受施工的影响而遭到破坏，而在地下水的作用之下出现膨胀、滑坍以及过度变形的地质现象。复杂地质条件则就会对地基基础施工造成不利影响，主要的表现是施工经费的增加、工期的延长，严重时甚至会使工程难以继续进行，应该必须要通过相应的技术手段予以避免以及消除。

1、复杂地质条件下支护技术

1.1、支护施工简介

目前常用的支护施工技术包括：地下连续墙、土钉墙支护、排桩支护、搅拌桩支护、柱列式灌注桩和钢板桩支护等。如果基坑深度在10米以上，采用的技术主要是地下连续墙、排桩支护、柱列式灌注桩和钢板桩支护等；其中需要指出的是工程所在地的地质条件较好的话，15m左右的还可以使用土钉墙技术。一般搅拌桩支护技术还可以挡土也可以挡水，但是土钉墙支护技术更多是应用在地下水位过低的地方。土钉墙技术一般可以单独使用，也能联合其他各种支护技术使用，使得这种支护工艺成为当今深基坑工程中最常用的技术。深基坑支护工程的施工主要是集挖土、挡土、围护以及止水等等项目结合于一体的系统工程。对于高水位，周围地质条件比较复杂的工程来说，深基坑的支护形式应该使用混凝土灌注桩以及锚杆支护相结合的支护方案。

1.2、施工工艺

混凝土灌注桩主要包括平整钻孔场地、测量放线布孔、挖设排水沟和布设泥浆池、桩机就位和制备泥浆、钻机钻孔，洗孔清孔、吊放钢筋笼、浇筑灌注桩水下混凝土等工序。为了保证桩位的准确性，首先要复核轴线的定位点和水准点是否正确，复核完毕之后，架设全站仪或经纬仪测放桩位，在桩位位置埋设孔口护筒，所有工作准备完毕之后就要进行钻孔，钻进时通过钻速的变化和可能出现的异响判断地质条件的变化并做好记录；当达到设计要求的深度时，进行必要的清孔工作，在清孔结束并窃取通过检测验收之后，在进行钢筋笼吊放施工以及水下浇筑混凝土。在吊放钢筋笼之前，在钢筋笼上安装定位钢筋环，控制钢筋笼就位较为准确；之后开始水下浇筑混凝土施工。混凝土浇筑使用导管法进行作业，保证浇筑的连续进行。

在进行混凝土灌注桩的施工之时，应该要严格控制好质量，护筒中心以及桩中心的偏差不可以超过5cm，埋深不可以低于1m，泥浆的比重最好应该控制在1.1～1.2，孔底沉渣的厚度不可以高于15cm；钢筋笼安放位置应该准确，钢筋的连接应该满足相关的规范要求；因为水下浇筑混凝土施工要求进行连续作业，所以应该保证导管埋入混凝土内深度不小于2米，具有恰当的速度，避免堵管或钢筋笼上浮，同时桩头超灌1米。灌注完混凝土之后，还要对混凝土进行一段时间的养护，确保混凝的质量达到相关的技术质量要求，否则会影响后续工作的进行，造成不可估量的损失。

1.3、深基坑支护技术的控制

深基坑支护工程施工工作的重点在于过程控制，如果施工的过程控制环节有问题的话，事后纠正以及补救有一定的困难。所以我们必须进行严格的施工过程控制管理，保证施工的质量。严格按设计方案组织施工。在工程施工之前，相关的人员要求熟悉当地的地质资料、本次施工设计图纸以及施工现场周围的环境，另外，降水系统应该保证正常的工作。施工单位在施工过程之中不可以随意对锚杆位置、长度、型号、数量，钢筋网间距随意更改，加强筋范围，放坡系数等等。设计方案变更制止应该重新经过专家的评审。基坑支护施工单位要与土石方施工单位紧密配合，坚持分层分段开挖以及分层分段支护的施工原则来进行施工。土方开挖的顺序以及具体开挖的方法应该和设计的工作情况保持一致，遵循、开槽支撑，先撑后挖，严禁超挖的原则，并且减少开挖过程之中土体的扰动范围，缩短基坑开挖卸荷之后并没有支撑的暴露时间，对称开挖，均衡开挖，合理使用土体自身在开挖过程之中控制位移的能力。深基坑开挖的过程中应该使用比较有效措施以防止碰撞支护结构、工程桩或者是挠动基底原状土。

2、岩土勘察技术

首先是施工质量的控制。由于地质勘察是确保工程建设质量的基础，因此只有保证地质勘察施工的质量，才能保证工程建设的质量。通常情况下，地质勘察施工的质量问题是由勘察失误或者失真引起的，此问题一旦扩大化，不仅对浪费大量的施工时间和资金，还会对工程质量产生深远的负面影响。因此，笔者建议制定和严格落实勘察质量目标控制制度、勘察质量责任制度、勘察质量考核制度等，严格按照相关制度的高标准要求，规范勘察程序，明确勘察责任，引入科学的勘察方法和仪器设备，以过硬的勘察质量保障体系，为建筑工程日后施工奠定坚实的优良基础。

其次是施工资料的控制。在进行勘察作业的时候，勘察人员在验收每个勘探点、测试点、物探点之后，要做好记录，项目负责人对记录的资料进行检查，保证每一个勘探点、测试点、物探点等都按照勘察纲要的要求进行勘察。勘察资料完成之后，相关的人员直接进入资料整理阶段，在这个阶段，工作人员一旦发现所采集的资料或者数据不足以实现建筑工程的安全施工，必须尽快反馈给资料或数据收集负责人，让其补全地质勘察资料，避免施工过程中损耗更多的人力、物力和时间资源去审查勘察问题。

再次是地质勘察数据的分析，勘察结构的重要组成部分除了文字报告，还要以数据的形式体现所勘察区域的地形地貌、地质结构、水文地质和工程地质现象等，以数据分析勘察区域地质的物理力学性质和结构，并针对勘察情况提出潜在或者存在的问题、隐患，以便进一步制定地质问题的解决方案。另外，笔者建议数据分析人员应该尽量以附图、附表的形式突出地质结构的分布，进行地质质量评价等。只有这样，其地质勘察的结果分析报告，让设计和施工人员能够更加直观地了解地质结构，以制定合理的设计和施工方案。

3、复杂地质条件下桩基础施工技术

3.1、施工工艺的选择

3.1.1、设计因素

设计是施工工艺选择的关键，如嵌岩桩最好选择冲击钻或旋挖钻机施工，大直径桩可采用旋挖钻机施工。

3.1.2、设备性能

不同的设备适应场地条件、地层条件，同时其施工效率和成本亦有很大差别，所以施工方法有着很大的差别

3.1.3、场地因素

施工场地及其周边环境，以及文明施工的需要，对施工方案的选择有较大的影响。北京地区靠近城区范围内，场地范围都比较小，一般对泥浆排放、噪音和光污染控制都比较严格，所以，应尽量采用环保型的施工工艺。

3.1.4、工期及经济因素

工期要求紧的，会影响到施工工序、设备的选择、设备的配备等。施工的投入和产出在市场经济下是一个非常重要的指标，对设计方案、施工方案、施工进度都有重大影响。不同的方法，需要的投入有很大的差别，就上面所提到的几种施工方法，较为经济的是长螺旋钻孔反插钢筋笼施工方案，其次是旋挖钻机施工。

3.2、工程难点及应对措施

3.2.1、单桩承载力设计值高，需采用后压浆工艺；注浆影响范围大，由于下部有多层砂层，浆液沿砂层延伸至30m以外，不仅给后续施工带来困难，还堵塞减压水井。应对措施：①调整注浆顺序，先注桩，在群桩周围形成一道挡墙，限制内侧桩的浆液外流；②采用间歇注浆，达到设计注浆量后，暂停50min，然后继续注浆；③调整浆液密度，浆液水灰比控制在0.5左右；④注浆面距离打桩面距离不小于25m。通过以上方法，降低了注浆与基础桩施工和降水工作之间的干扰。

3.2.2、由于早期没有确定承压水水头高度，导致基础桩施工面过低（-24m，略低于承压水头高度），桩基施工出现孔口涌水现象，导致施工面泡水、塌孔严重，难以成孔。应对措施：①在周围布置减压井，降低承压水水头高度。经过试验，水头高度降低4m后，通过加大泥浆密度（1.15～1.20g/cm3），并降低钻进速度，可以控制塌孔问题。②调整施工面标高，未开挖的区域，提高施工面高度，使施工面比承压水头高出3m，解决了承压水造成的塌孔问题。（3）场地狭小，交叉作业工序多，施工组织难度大。应对措施：①合理安排机械设备和施工顺序，对工作面狭小的区域，优先提供工作面，安排1台功效高的钻机提前进入施工，并合理划分工区区域；②在关键部位加快抗拔桩施工，为抗压桩施工提供周转场地；③沿场地布置环形线路，道路布置在抗拔桩区域，提前完成该部位的桩位施工，抗拔桩上部留不小于1m厚的保护层，局部铺钢板。（4）泥浆排放难度大。应对措施：采用化学浆护壁，化学浆对粉砂和粉土层护壁效果很好，且不会在桩形成泥皮从而影响地层对桩的侧壁摩阻力，同时能减少泥浆外运量。但由于化学浆密度较小，受承压水影响严重的区域，为增加泥浆密度，采用泥浆护壁。泥浆坑设置在边角位置，采用围堰形式，避免下挖，泥浆及时外运。

3.2.3、抗拔桩反插钢筋笼施工，由于砂层和承压水的综合影响，钢筋笼难以到位。

应对措施：采取降低水头高度和合理安排施工工序的办法进行施工。及时调整施工工序，迅速施工未受承压水影响的区域，对水位已经上升的区域，利用减压井的影响，降低水位后进行施工，局部改用旋挖钻机施工。

4、复杂地质条件下土方开挖

先根据基础结构图及基坑支护设计方案撒出开挖上口边灰线，经业主、监理现场核验灰线后方可开始开挖土钉墙围护是随着基坑挖土的进行而逐步施工的，因此土钉墙施工与挖土作业交叉进行，二者的配合至关重要，直接关系到基坑的安全和施工工期，需合理安排，分层分段作业。土方开挖前，沿场地四周布设排水沟和截水沟，避免地表水流入开挖基坑内。挖土从上面下分层分段依次进行，每层开挖深度不得超过同层土钉墙下0.5m，每层分段开挖长度不得超过30m，开挖面宽度不得小于同层土钉长度，且≤10m，严禁超挖或在上1层未加固完毕就开挖下2层。下层土方应在上层土钉墙完成且养护至少48—72h才可继续开挖。在挖方边坡上如发现有滑坡等土体，向挖方一侧滑移和软弱夹层、裂隙时，及时清除和采取相应措施，以防上崩塌与下滑;当遇到原暗塘塘坎时，采用人工破除;当遇到地下管线时，应通知市政、电力部门，将期移位后再行施工。在机械挖出支护坡面后，要求人工及时修整边坡。基坑围护紧随上方开挖进行)根据基坑监测提供的数据确定开挖深度，严禁出现超挖现象。基坑的土方完成后排干积水和清底，及时进行下一工序的施工。

挖出一段，与喷锚衔接好及时施工，要保护好工程桩。尽可能增加开挖工作面和运输路线，充分利用和保持装运地势差，加快装车速度。在施工场地中部纵向铺设。基坑挖土深度不得超过设计基底标高，如个别地方超挖、应用砂、碎石填补夯实;对软弱地基，经设计、监理同意后，可采取换填土层或加强垫层等办法。土方工程不宜在雨天进行。在雨季施工时，工作面不宜过大，应逐段、逐片地完成，并应切实制订雨季施工的安全技术措施。挖土在基底标高以上保留30m左右有人工挖平清底，特别是承台的开挖必须由人工挖除。开挖中若遇土层性质发生变化时，应根据实际修改挖方边坡，及时报监理审批。开挖过程中严格控制好挖土标高，边挖边修边坡，以防坍塌，尤其是开挖主楼下的基坑土，应特别注意保护好工程桩，挖至基坑底时，会同建设单位、监理单位、质量检查站和设计人员进行验槽。

5、回填土施工方案

5.1、工程概况

某工程的占地面积为四十八万平方米，其组成部分包括一区共23层的办公楼、二区共11层的办公楼及三层的裙楼和两层外扩地下室等几部分。该工程的架构体系为框架剪力墙，以桩-筏板作为其基础，其位于地下九点二米，长度为二百米，呈东西走向，宽为五十米左右，基坑深度在六点九米到七点四米之间。

5.2、具体的回填土方案

对于东面含有支撑的位置的回填土，要分为两次进行，第一次回填通常是在换撑之前，回填度是地下四点九米，第二次回填是对水平面进行回填。要确保回填土严格的按照相关标准进行压实。对于不同面积的回填范围使用的压实机械也不相同，通常有柴油打夯机，适用于小面积回填；挖掘机，适用于大面积回填。回填顺序要从西面开始，依次向东。同时要对回填质量进行严格的检验，确保回填质量。

5、结语

复杂地质条件下的基础技术施工，重点是详细了解和掌握工程所在地的地质构造，同时制定相应措施，做好施工安全管控工作。这样不仅在工程造价方面可以大大节约，同时可缩短工程工期，并有效控制工程质量。至于质量，基础工程项目，所施工每一根桩都有其独特性，都无固定的可遵循历迹，应对已施工完毕的，做全面总结，不断掌握技术控制要点、吸取施工经验，消除盲目性，可有利于今后工程保质保量顺利完成。

参考文献：

[1]冯彪,詹浩.复杂地质条件下基础施工技术[J].施工技术,2013,S1:118-121.

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