岩土工程建设中深基坑支护及勘察技术分析

祁曜刚

（甘肃省建筑科学研究院（集团）有限公司）

1 引言

岩土地质是特定地质生态环境下形成的岩石力学介质，岩体各向性能较为不同，增加了岩土工程建设施工难度[1]。现阶段，岩土工程勘察及深基坑的支护问题对工程建设影响较大，而控制好土体的位移及周围环境，对推进施工及安全有非常重要的作用[2]。对此，基于软岩地区的工程建设，深基坑支护及施工，需要改进勘查技术，因地制宜地设计建设参数与技术标准，对施工场地和施工环境进行智能化监测，安全、有序地加强施工现场管理。

2 深基坑支护技术要点

2.1 选择合适的支护施工方案

从支护技术角度考虑，选择合理的支护类型会决定边坡稳定性及变形量，进而影响到岩土工程建设整体安全性。若岩土及周围环境较好，一般可以使用柔性的支护施工方式，如土钉墙、锚喷支护等技术。这种技术类型施工工期短、造价低，但对岩土施工环境要求较高，如地下管网铺设量较多、邻近市政等[3]。如岩土工程建设对施工条件要求较高，则刚性支护技术较为适用，能够减少水平位移，但其工期较长，且工程造价成本较高。若工程地形较为复杂，且地质条件较差，则不适合锚杆支护，更适合内城形式，或者地下连续墙与逆作法相结合的支护形式，其受力较为均匀，并且能够保障工期[4]。

2.2 运行智能化检测系统

岩土工程智能化监测内容包括沉降、地下水位、锚索应力监测。监测系统主要分为两部分，第一部分是现场埋设监测元件的自动化监测系统，其主要目的是完成现场数据的采集和任务传输，第二部分是数据处理和分析，对项目进行实时监测，分析预警信息和历史数据等。在监测方式的选择上，深基坑的坑顶沉降采用几何水准的测量方式，使用精密水准仪等设备加以测量；地下水位的监测采用人工监测方式；锚索应力监测一般应用频率读数仪器对数据进行采集，并加以换算处理。智能化监测在收集、分析处理数据等方面表现出较好优势，能够及时进行预警，保证深基坑支护施工的顺利进行。但由于智能化监测数据存在数据敏感的频繁预警，产生了数据处理局限性，说明智能化技术仍然有待提升。

2.3 基坑降水处理

岩土工程基坑降水处理方式也分很多种，如轻型井点、喷射井点、集水井等降水方式。工程施工中，因岩土工程建设地下水位较高区域，深基坑的支护施工会对地下水环境造成影响，支护需要综合考察施工条件，确定降水施工方案之后，才能采取支护措施。而降低地下水位，尽可能不选择连续抽水模式，并对出水含砂土量进行严格控制，避免出现基坑贯通流沙或地面下沉问题。对此，基坑降水处理应该布设好水位监测井与沉降位移的监测点，使建筑物和水位动态情况能被及时掌控。需要注意的是，深基坑开挖前，四周应设置若干个截水沟，排除地表水，同时也能避免地表水流入深基坑或冲刷坡面，放坡坡顶和截水沟还要进行硬化处理[5]。

2.4 土方开挖管控

①深基坑开挖之前应该勘察好现场是否存在电力管道、燃气管道、供热供水管道等地下设备设施。应缕清好管道走向，并设计好开挖方案，确保周围管道设施完整及安全[6]。

②出土坡道设置应该符合安全标准，边坡周围禁止有土方机械行走，坡道设置应该保护支护体稳定性，受力要均匀。

③土方开挖量要合理。若土方开挖量较大，周围地质环境可能受到的影响较大。深基坑开挖若出现软土地基，不能对其进行过深的开挖。

④爆破作业炸药量应该进行合理控制，并在开挖附近设置减震缓冲沟，保持岩面完整。开挖顺序应该是由上而下，尽量不在极端天气进行施工。

2.5 深基坑监控

深基坑监测是对岩土施工变形、周围环境等进行测量的手段，以反映深基坑开挖情况，实现信息化施工监控。监测数据为深基坑施工提供了参考依据，并且，按照岩土工程建设条件，将施工现场监测数据和预警值进行对比分析，若是竖向、深层水平的位移数值已经超过预警值，则应该启动施工应急预案，并积极采取支护措施避免进一步破坏与变形，从而减少施工对周围环境的负面影响[7]。

3 岩土工程建设中深基坑支护案例分析

某岩土工程建设项目面积约为20万m2，地下室建设需要开挖深基坑，基坑深度不均匀，周围红外线是规划建设道路。深基坑支护形式采用喷砼、放坡和锚杆相结合的支护。根据地质及周围现场勘查情况来看，工程建设场地的深基坑开挖及周围环境，岩土层包括全风化、碎块状强化风的花岗岩、中风化花岗岩、杂填土等，场地还涉及20m的填石区。

3.1 土钉墙管控

土钉墙施工过程中，深基坑开挖到土钉的标高下约20cm位置，土钉灌浆操作及养护待48h之后才能进行操作。加强注浆监测分析，通常使用水泥砂浆、纯水泥浆等材料，根据1:3/1:2比例与水进行配制，提升水泥的强度。土钉施工需要做好深基坑边坡支护加固工作，使土钉和土体摩擦力有所提升，以此保障支护的稳定性、安全可靠。

3.2 岩土工程建设深基坑支护施工注意事项

①施工前需要对施工现场环境进行勘察，了解施工环境及是否存在安全隐患，以便做好应急预案，避免安全事故的发生。

②深基坑开挖过程中，需要根据施工顺序进行，维持好施工秩序与环境，护坡桩施工应进行分层开挖与支护，禁止在施工现场出现欠挖或者是超挖现象，且不能将坡面长期暴露在外，应做好保护措施。

③深基坑分层开挖施工，应该采取一定的支护措施，使深基坑内的土面高度保持一致，且高度差小于1m。

④深基坑开挖施工需要做好周围排水设施、降水施工，内部修建一定规模的排水沟，避免暴雨等天气雨水、砂石被冲刷进基坑。

⑤将开挖土体及时搬运走，避免施工现场土体堆积。

⑥施工前需要对锚杆抗拔力进行物理试验，最少试验三根，且最大荷载是设计拉力的1.2倍～1.3倍。

⑦锚喷网、护坡桩、冠梁、预应力锚杆等支护结构，需要根据施工方案与要求采取施工行动，完工后应该根据要求进行验收。

⑧机械深基坑开挖，坑道基底的标高处于300m，需要人工开挖，保证深基坑基土开挖环境不被影响。

⑨深基坑开挖及支护结构的设置，以及地下回填土施工等操作应该提前监测，若发现监测异常，应停止施工并检查问题，及时采取解决方案。

3.3 智能化系统在基坑支护中应用分析

数据采集及处理。根据项目实际情况布设自动化监测网络和传感器，通过监测平台和传感器数据采集箱，对监测点以及传感器数据进行实时采集。以有线方式连接传感器与数控财务箱，通过无线网桥通信技术将采集的数据进行远程回传，并对其做出处理。

监测数据实时检查。数据经采集与平台处理后，存入监测平台的数据库中，以在线监测系统对监测结果进行在线发布，并提供预警功能。监测数据可以通过网站进行实时查看。

4 岩土工程建设勘察技术问题及智能化对策

4.1 岩土工程建设勘察技术问题

①岩土勘察整体应用效果不佳。岩土勘察和设计内容较为复杂，包括周围环境、地形地貌、小气候等，勘察信息是否准确、及时完备等，都会影响勘察结果。若岩土勘察人员技术掌握水平不佳，业务能力差等，也会影响岩土勘察体系的应用效果。②岩土勘察硬件设备水平较低，无法满足施工需求，导致岩土勘察系统化分析功能较为欠缺。③岩土勘察布点不合理，取样工作未能完全按照技术标准，岩土性质分类或鉴定结果不准确，进而会产生错误结论。

4.2 岩土工程建设勘察数字化技术的实施

岩土工程勘察数字化技术的特点使自动化工程控制成为岩土勘察的必然发展趋势，立足于计算机控制中心所建立的智能化操控平台，减少了人为操作误差。数字化勘察系统是由感应系统、传输系统、存储系统等组成，以实现信号转换、数据处理和安全监控。根据岩土工程的勘察模式，其数字化技术改造特点，集中表现在三方面。

1）动态性特点

岩土工程勘察的动态监控是监控技术的综合化应用，融合定向传输操作系统，跟踪勘察数据的实时传输，若存在数据问题，则被动态监控技术的防护保障系统会启动。

2）安全性特点

4G或以后的5G支持静态监控，以保护数据安全。通常情况下，勘察系统启动静态监测的程序，对数字化系统进行安全扫描，若存在监控数据的危险信号，则会及时将异常情况汇报到用户。

3）集群性特点

数字化技术基于计算机远程操作系统进行勘察数据处理，降低了人工操作任务量和难度。集群化平台的操作承载着岩土工程勘察必备的技术功能。

具体来说，岩土工程勘察技术的数字化促使岩土结构的改造空间得到一定程度的改造，为建设改良提供了技术支持。数字化勘察系统促使人工智能化勘察成为可能，满足了勘察需求。智能化岩土工程勘察系统为工程人员操控提供了平台，促使工程建设质量和安全性得到全面提升[8]。

5 结语

总而言之，若岩土土地质地较软，属于软质岩石的深基坑支护，更应该做好地层结构、水文地质条件等方面的勘察工作，通过勘察结果，设计出适合深基坑环境的施工方案，计划施工工期、施工技术并评估施工安全系数等。深基坑支护结构也要按照工程建设环境选择合理支护结构，避免开工后更改施工技术等，以确保施工顺利进行，避免因各种因素影响施工安全。