建筑基坑桩锚支护绿色施工技术分析

建筑基坑桩锚支护绿色施工技术分析

孙伟

安徽东投建设发展有限公司 合肥市肥东县

摘要：随着全球环境问题的日益严重，建筑行业作为资源消耗和环境污染的主要源头，其绿色转型已成为刻不容缓的任务。特别是在建筑基坑施工中，传统的桩锚支护技术虽然在一定程度上保证施工安全，但其也伴随着资源的大量消耗和环境的严重破坏。因此，绿色施工技术在建筑基坑桩锚支护中的应用不仅有助于提升建筑行业的可持续发展力，还为环境保护和节能减排做出积极贡献。本文旨在深入剖析绿色施工技术在建筑基坑桩锚支护中的应用，并探讨其效果与质量，期望能为建筑行业提供更加环保、高效的施工方法。

关键词：建筑基坑施工；桩锚支护；绿色施工技术

引言：近年来，随着科技的不断进步和环保理念的深入人心，绿色施工技术逐渐在建筑领域得到广泛应用。据统计，采用绿色施工技术的建筑项目在资源消耗和环境污染方面相比传统技术可降低30%以上，该数据充分说明绿色施工技术在节能减排方面的巨大潜力。采用桩锚支护绿色施工技术的建筑项目，在施工过程中能够减少噪音、粉尘等污染物的排放，改善周边居民的生活质量，并提高建筑项目的整体品质和使用寿命，为投资者和业主带来长期的经济回报。

1 建筑基坑桩锚支护技术概述

1.1 桩锚支护概念

桩锚支护技术主要由桩和锚两部分组成，桩是指垂直或倾斜地迈入土中的柱形构件，用于承受建筑物的竖向荷载和水平荷载，锚是指通过预应力钢筋或钢绞线等将桩与周围土地紧密连接起来的结构，通过锚的拉力将土地的侧向压力传递给桩，从而起到支护技能的作用。桩锚支护通过桩和锚的协同作用，实现对基坑周边土地的有效支护，确保基坑开挖过程的稳定和安全。

1.2 桩锚支护结构构造

桩锚支护结构主要由桩身、锚固体、连接件和防护结构等几部分组成，桩身是桩锚支护结构的主要承力构件，一般采用钢筋混凝土或钢管混凝土等材料制成，其截面形状和尺寸根据工程需要进行设计。锚固体是桩与土地之间的连接部分，通常采用预应力钢筋或钢绞线等材料制成，通过注浆或压力注浆等方式将锚固体与周围土地紧密连接在一起。连接件用于连接桩身和锚固体，确保二者之间的协同作用。防护结构则是在基坑开挖过程中设置的临时性或永久性防护措施，如钢板桩、土钉墙等，以防止基坑周边土地的坍塌或侵蚀。在实际工程中，桩锚支护结构的选型和设计需要根据地质条件、基坑深度、周围环境等因素进行综合考虑。同时，在施工过程中还需对桩锚支护结构进行严格的检测和监测，确保其稳定性和安全性。

2 基坑桩锚支护结构形式上普遍存在的问题

基坑桩锚支护结构是建筑工程中常用的一种临时支撑结构，用于确保基坑开挖过程中的稳定性和安全性。在实际应用中，该结构形式普遍存在一定问题，不仅严重影响工程的经济效益，还可能对环境和后续地下工程建设造成不利影响。

2.1 资源的浪费问题

在现代建筑工程中，基坑桩锚支护结构是一种较为常见的施工技术，但随着其应用愈发广泛，资源浪费问题也日益严重，其不仅涉及大量的材料、人力和机械设备等资源的投入，还与设计、施工和管理等多个环节紧密相连。设计不合理是导致资源浪费的重要因素，在基坑桩锚支护结构的设计中，若过于保守对桩径和桩长的设计过于冗大，不仅会增加材料用量，还会延长施工周期，从而提高工程成本，其浪费现象的出现主要源于对地质条件、工程要求和施工环境等因素的不准确评估。同时，施工不规范也是导致资源浪费的重要原因，在施工过程中土方开挖和废弃物处理等环节存在资源浪费现象。土方开挖未能有效控制开挖深度和范围，导致过度开挖和土壤资源的浪费，废弃物处理过程中未能进行分类回收，导致可以利用资源的流失。

2.2 环境的破坏与污染

施工过程中的土方开挖和废弃物处理等环节可能破坏土壤结构和生态环境，土壤开挖会破坏原有土壤结构，降低土壤质量，进而影响周边植物的生长和土地的使用价值。废弃物的处理也可能对环境造成污染，不当处理可能导致土壤和水体的污染，影响生态系统的平衡。使用机械的运行会产生大量的废气和粉尘，对空气质量造成严重影响，尤其是对周边居民的健康产生潜在的威胁。运输车辆的频繁往返会产生噪音污染，影响周边居民的休息和生活质量。同时，施工过程中还可能产生废水、废渣等污染物，若不经处理直接排放会对水体和土壤造成污染。

2.3 影响后续地下工程建设

完成基坑桩锚支护结构的施工后，需要进行拆除或回收工作，但受设计不合理、施工不规范等多种因素的影响，影响后续地下工程建设。例如，在设计阶段未充分考虑后续地下工程的空间需求，导致桩布置过于密集，在后续地下工程建设时，会因空间受限而无法进行正常的施工操作，设置可能对原有的桩锚结构进行改造或重建，进而增加工程难度与成本。此外，在拆除过程中未将桩锚完全清除，可能会对后续地下工程的安全性和稳定性造成威胁。例如，残留的桩锚可能会与新的地下结构产生冲突导致结构变形，桩锚中的钢筋材料未妥善处理，会产生腐蚀问题，影响地下工程的质量。

3 节能与减排措施在基坑桩锚支护绿色施工中的应用

3.1 节能施工设备的选择与应用

随着全球对环境保护的重视程度日益加深，绿色施工已成为建筑行业的重要发展趋势，节能设备作为实现绿色施工的关键，其选择与应用显得尤为重要。在选择施工设备时，应综合考虑设备的能效比、能耗水平以及环保性能，确保所选设备在满足施工需求的同时，能够最大限度地节约能源、减少污染排放。土方施工设备的能效和能耗水平直接影响整个施工的绿色程度，在选购土方设备时应选择具有高效节能技术的设备，如挖掘机、装载机等，通过采用先进的节能技术，如高效发动机、智能控制系统等，能够显著降低能耗，提高工作效率。在设备使用过程中，还应注重设备的合理调度和维护保养，避免设备长时间空载运行，减少不必要的能源浪费。同时，施工现场的照明设备也是节能施工中不可忽视的一环，传统的照明设备往往能耗较高，且使用寿命较短，不利于绿色施工的实现。在选购照明设备时，应倾向于LED等高效节能灯具，其具有发光效率高、使用寿命长、环保等优点，能有效降低照明能耗。通过合理安排照明设备的使用时间，如采用分区控制、定时开关等措施，进一步减少能源浪费。此外。在施工过程中还可通过优化施工工艺、提高设备利用率等方式来降低能耗，合理安排施工顺序，减少设备在不同施工点之间的移动距离和时间，定期对设备进行维护保养，确保设备处于最佳工作状态，减少因设备故障导致的能耗增加。

3.2 减排施工材料的研究与应用

减排施工材料的研究与应用不仅能减少施工过程中的碳排放，还能实现资源的循环利用，为建筑行业可持续发展贡献力量。在选择施工材料时，应优先考虑环保、低碳、可循环利用的材料，如预制桩作为一种新型建材，具有生产效率高、能耗低、污染小等优点。与传统现浇桩相比，预制桩在生产过程中减少了大量能耗和废弃物产生，便于运输和安装的特点也有效缩短施工周期。除选择环保材料外，还需加强对施工现场废弃物的处理，废土、废渣等废弃物若不进行妥善处理，可能对环境造成污染。通过分类处理、回收利用等方式减少废弃物的排放，将废土用于回填能减少废弃物的产生，有效节约土地资源，将废渣用于生产建筑材料，如再生砖、再生混凝土等，在减少废弃物排放的同时实现资源的循环利用。在施工过程中还可采用新型环保技术来减少碳排放和废弃物产生，如注浆加固技术作为高效绿色施工技术，通过注浆材料填充土壤空隙，提高土体的强度和稳定性。与传统支护结构中的钢筋混凝土结构相比，注浆加固技术显著减少材料使用量，降低碳排放。土钉墙技术则是利用土钉与土体之间的相互作用，形成整体稳定的支护结构，具有施工速度快、成本低、环境影响小的优点，在绿色施工技术中有着广泛的应用。

4 建筑基坑桩锚支护绿色施工技术研究

4.1 水泥土防渗材料实验研究

水泥土防渗材料具备优异的抗压强度和抗渗性能，还拥有良好的环保性能，在实验过程中通过制备不同配比的水泥土材料，对其进行一系列测试，通过对比分析发现当水泥掺量适中时，材料的抗压强度和抗渗性能均得到较好表现。其主要原因为适量的水泥产量可以提供足够的胶结力，使材料在受到压力时能保持较高的稳定性，并有效防止水渗透。在实验中还尝试采用环保型添加剂，如粉煤灰、矿渣粉等，不仅可以提高水泥土材料的性能，还能降低对环境的影响。例如，粉煤灰作为一种工业废弃物，在水泥途中适量掺入和替代部分水泥，其良好的火山灰活性，能与水泥水化产物反应生成更加致密的结构，提高材料的抗渗性能。矿渣粉同样具有类似效果，不仅能增强材料的抗压强度，还能改善材料的耐久性。

4.2 水泥土桩施工工艺

水泥土桩施工工艺的好坏直接关系到支护效果，而桩身的垂直度是确保桩身稳定性和承载能力的关键。在施工过程中，必须采用高精度的测量仪器和专业的技术人员，对桩身进行实时监测和调整，确保桩身的垂直度满足设计要求。桩径大小直接影响桩身的截面面积和承载能力，而桩长则关系到桩身的入土深度和稳定性。对此，在实际施工中必须根据地质条件和设计要求，严格控制桩径和桩长的参数，确保桩身的整体稳定。除对桩身参数的控制，优化施工工艺也是提高水泥土桩支护效果的重要手段，采用预制桩身可大幅提高施工效率与质量，减少现场湿作业，降低对环境的影响。桩头加固措施可提高桩身承载能力，通过采用钢筋笼、钢板桩等加固措施，显著提升桩头的抗剪和抗弯能力，增强桩身的强度。此外，在施工机械和施工方法的选择上，需要充分考虑实际情况和工程需求，对不同地质条件和工程规模需要选择不同类型的打桩机、挖掘机等施工机械。施工方法的选择需要根据具体情况进行调整，在软土地区可采用静压法或振动法进行施工，提高桩身的入土深度和承载能力。

图1 支护结构剖面示意图

4.3 防渗桩墙布置形式

通过设置多道防渗墙可有效提升基坑的抗渗性能，形成多重防护屏障，防止地下水或其他液体通过基坑墙体渗透进来，以减少后期的维护成本，避免因渗漏引起的安全隐患。通过优化墙体结构的形式，可进一步提高支护结构的质量，传统的防渗桩墙多采用直线形设计，但在设计工程中地基的变形往往是不规则的，采用弧形墙、折线墙等更加灵活多变的墙体结构形式，能够更好地适应地基的变形，提高支护结构的稳定，减少因地基变形引起的墙体开裂、渗漏等问题，提高整个工程的耐久性。此外，采用高强度、耐久性好的混凝土材料，可确保墙体结构的温度，采用预制装配式施工技术，能降低施工噪音和扬尘污染，实现更加环保的施工过程。

4.4 型钢与插拔工艺在绿色施工中的应用

型钢作为基坑支护结构中的关键组成部分，其质量和插拔工艺对支护效果的影响是不容忽视的，选用高强度、轻质的型钢材料能满足支护结构的强度要求，有效减轻结构自重，降低能耗。与传统的重型材料相比，轻质型钢材料具有更好的节能性和环保性，符合绿色施工理念。同时，优化插拔工艺能提高支护结构的承载能力，预应力张拉技术和自锁式连接等先进的插拔工艺，能确保型钢与土壤之间的紧密结合。此外，在施工过程中绿色施工技术的选用要求施工人员对型钢的插入深度、间距等参数进行严格控制，确保支护结构安全可靠，借助先进的测量设备和施工技术，对每个细节进行严格把控，确保支护结构能承受各种复杂的地质环境和施工条件。

5 基坑桩锚支护绿色施工技术创新

5.1 高效桩锚支护技术的研究与应用

高效桩锚支护技术是指在保证基坑稳定性的前提下，通过优化设计和施工工艺，提高桩锚支护的施工效率和质量。在桩型选择上，针对不同地质条件和工程需求，研发多种新型桩型，如预应力管桩、扩底桩等，具有更高的承载力和更好的适应性，能够更有效地支撑基坑，提高支护效果。在支护结构设计上，通过采用先进的计算方法和设计软件，对桩锚支护结构进行优化设计，包括对桩长、桩径、锚杆长度和间距等参数进行合理选择，以达到最佳的支护效果和经济性。此外，在施工工艺方面，通过引入先进的施工设备和技术，如旋挖钻机、液压抓斗等，实现了桩锚支护施工的自动化和智能化，不仅提高施工效率，还降低劳动强度，减少人为因素对施工质量的影响。

5.2 智能化施工技术在基坑桩锚支护中的作用

智能化施工技术能实现基坑桩锚支护施工的实时监控和预警，通过安装各种传感器和监测设备，可实时监测基坑变形、桩锚受力等关键参数，并将数据传输到监控中心进行分析和处理，一旦发现异常情况，系统可以立即发出预警，确保工程安全。同时，智能化施工技术可优化施工方案和资源配置，通过利用大数据分析和人工智能技术，可对施工过程进行模拟和优化，预测施工过程中可能出现的问题和风险，并提前制定应对措施。此外，智能化施工技术还可以实现基坑桩锚支护施工的自动化和智能化操作，通过引入机器人、自动化设备等智能化装备，可替代人工完成一些繁琐、危险的工作，降低劳动强度和安全风险，提高施工精度和质量。

结束语：

综上所述，基坑桩锚支护绿色施工技术是现代工程建设利用的重要研究方向，其实践应用不仅提高工程质量，还有助于推动建筑工程施工技术的绿色、可持续发展。通过对支护结构的优化设计、施工工艺的创新以及智能化施工技术的应用，全方位提升基坑桩锚支护的施工效率、质量及环保性。随着科技的不断进步和环保理念的深入人心，基坑桩锚支护绿色施工技术将继续得到优化和创新，共同为建设美丽中国贡献力量。

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