深基坑支护技术在岩土工程施工中的应用探析

于 逸

（江苏省岩土工程公司，江苏 南京 210019）

岩土工程中，深基坑支护技术是一项至关重要的工作。无论是在城市建设、地铁施工、地下停车场建设还是其他地下工程项目中，深基坑都是不可或缺的一部分。深基坑支护技术的选择和实施需要工程师充分了解地下环境、岩土性质和施工要求。深基坑支护技术旨在确保地下空间的安全、稳定和高效开挖，同时减少对周边环境和结构的不利影响。

1 深基坑支护技术类型

1.1 土方支护

土方支护是应用广泛的深基坑支护技术，特别适用于软土和粉土地质条件。它包括使用支撑桩、支撑墙和其他支护结构，以确保坑壁的稳定性。这些支护结构通常由混凝土、钢材或木材构建，提供了可靠的支持，防止土体坍塌和地下空间坍塌。土方支护技术相对经济，适用于一般的基坑工程[1]。

1.2 墙体支护

墙体支护是一种用于支撑深基坑周边土壤和土石的技术，通常包括临时或永久性的支护墙。这些墙壁的建造可以采用多种材料，如混凝土、钢材和土工布。墙体支护提供了有效的支持，防止坑壁坍塌，这种技术适用于不同的地质条件，可根据工程需求进行选择。

1.3 地下连续墙

地下连续墙是一种常见的支护结构，适用于较软的土壤和岩石地质条件。这些墙壁由混凝土或钢构成，通常在深基坑周边建造，提供临时或永久性的支持，以防止土体坍塌，地下连续墙在深基坑工程中具有广泛的应用。

1.4 土钉支护

土钉支护是一种出色的深基坑支护技术，特别适用于坚硬土壤和岩石地质条件的工程项目。这项技术的主要特点是在坑壁上钻孔，然后插入钢制或玻璃纤维增强材料制成的土钉，最后用混凝土封固。土钉支护有效地增强了坑壁的稳定性，尤其适用于那些地质条件均匀、岩土质地坚硬的区域。土钉的钻孔和封固过程使得坑壁能够抵御土壤和水压的压力，从而确保工程的稳定性。土钉支护适用于各种岩土条件，特别是岩石地质，这使得它在道路、桥梁、坝体、隧道等工程中得到广泛应用。与其他支护技术相比，土钉支护具有较大的施工灵活性。土钉的长度和间距可以根据具体的工程需求进行调整，以满足不同的设计要求[2]。土钉支护通常可以在较短的时间内完成，这对需要快速完成工程项目的情况特别有益。与其他深基坑支护技术相比，土钉支护通常产生较低的振动和噪声水平，减少了对周围环境和附近建筑物的干扰。

1.5 土体搅拌桩

土体搅拌桩是一项重要的深基坑支护技术，特别适用于较软土壤和填土地质条件的工程项目。这种技术的主要特点是在坑内使用旋转钻机将混凝土搅拌桩插入地下，形成坚实的支护结构。土体搅拌桩的主要目的是为坑壁提供坚固的支护，这些桩不仅可以抵御坑壁的坍塌，还能够承受土壤和水压的作用。土体搅拌桩适用于各种较软土壤和填土地质条件，包括黏土、砂土和淤泥，这使得它成为多种工程项目的理想选择。土体搅拌桩通常可以在较短的时间内完成，因此在需要快速提供支撑的工程项目中特别有用，有助于加快工程进度。与其他深基坑支护方法相比，土体搅拌桩通常产生较低的振动和噪声水平，减少了对周围环境和附近建筑物的干扰。由于施工速度较快，土体搅拌桩通常在经济上具有竞争力。此外，它们减少了施工过程中的风险，从而降低了成本[3]。

1.6 基坑降排水

基坑降排水技术在深基坑工程中的应用至关重要，特别是在高地下水位地区。深基坑的施工需要保持坑底相对干燥，以确保工程的稳定性和安全性。地下水位上升可能导致坑底涌水，使施工难以进行，并可能引发坑壁的不稳定。基坑降排水可以降低地下水位，确保在深基坑施工期间坚持在可接受的水平，可以减轻坑底涌水的风险，保持施工区域相对干燥。基坑降排水可以将坑底水排出，使其保持相对干燥，这对于深基坑施工中的基础安装、混凝土浇筑等任务至关重要。通过减少地下水的作用，基坑降排水可以降低坑壁受到的水压，有助于保持坑壁的稳定性。基坑降排水技术有助于提供一个相对干燥和安全的施工环境，减少工程延误和降低施工风险。通过控制地下水位，基坑降排水技术有助于确保深基坑工程的长期稳定性和可持续性，减少了未来可能出现的地下水相关问题。

2 深基坑支护设计原则

2.1 地质调查和勘探

地质情况对深基坑支护设计至关重要，详尽的地质调查和勘探可以提供有关岩土条件、地下水位和潜在地质风险的关键信息。工程师必须了解地下环境，以采取相应的支护措施，降低风险并确保工程的长期稳定性。

2.2 支护结构选择

不同类型的支护结构适用于不同的岩土条件和地下空间要求。工程师必须在考虑地质条件的基础上选择适当的支护结构，如土方支护、墙体支护或者其他支护方式，正确选择支护结构有助于提高工程的效率和稳定性。

2.3 考虑地下水

地下水是深基坑支护设计的关键因素。管理地下水对于避免水压对坑壁的不利影响至关重要。这包括采取排水和防水措施，以确保地下水不会对工程造成损害，对地下水的合理管理有助于减少渗水和坍塌的风险。

2.4 安全和环保

深基坑支护设计必须将安全性和环保视为首要任务。支护结构和材料的选择必须符合相关法规和标准，以确保施工和使用过程中的安全性和可持续性。同时，施工过程中需要采取安全措施，以降低事故风险。在施工完成后，废弃材料的处理和处置也必须符合环保要求，以减少对环境的不利影响[4]。

3 深基坑支护技术的实际应用

3.1 地铁和地下交通隧道

地铁和地下交通隧道的建设是城市交通系统中的重要组成部分，但由于其在城市地下复杂环境中的特殊性，施工时经常需要采用深基坑支护技术。地铁隧道的建设通常涉及大规模的土方工程，需要挖掘深基坑来容纳隧道，土方支护技术如支撑桩和支撑墙在这里发挥着关键作用，以防止土壤坍塌和地下空间的失稳。在地铁施工期间，深基坑通常需要临时支撑结构，以确保施工人员和设备的安全，这些支撑结构可以采用钢材或混凝土构建，以承受土压力和坑壁的稳定。地铁隧道通常需要处理地下水问题，深基坑支护技术包括排水系统和防渗帷幕，以控制地下水的水平和防止渗漏。地铁施工中对地下空间的监测至关重要，传感器和监测系统可用于实时跟踪土壤位移、沉降和地下空间变化，以确保工程的安全性。

在城市道路和铁路下方施工地下交通隧道时，深基坑支护需要保证坡度的稳定，以防止土壤坍塌和损坏地下基础设施。地下交通隧道通常需要穿越城市中的各种地下设备和管线，深基坑支护需要考虑这些设备的保护，以避免意外损坏。在地下交通隧道施工中，环境保护是一个重要问题，深基坑支护需要采用环保措施，以防止地下水和土壤受到污染。

3.2 建筑施工

在建筑施工领域，深基坑支护技术发挥着重要作用，特别是在高层建筑和大型建筑的项目中。许多大型建筑包括地下停车场或地下室，这些空间通常需要在地下挖掘深基坑。支撑桩、支撑墙和钢构支撑等深基坑支护技术用于确保土壤和地下水的稳定，以支持建筑的基础结构。对于高层建筑，建筑物的基础基坑通常非常深，深基坑支护技术用于防止土壤坍塌，并确保基础施工的安全性和有效性。在城市中，商业和办公大楼经常需要在地下建设额外的地下空间，如地下购物中心、会议室或地下交通枢纽，深基坑支护技术为这些工程提供了必要的地下空间支持。大城市中的地下交通枢纽通常包括地下火车站或地下轨道站，深基坑支护技术确保了这些复杂的地下结构的稳定性。深基坑支护技术不仅用于建设，还用于维护和修复地下管道和设备。例如，污水管道维修可能需要挖掘深基坑，然后采用合适的支撑结构来防止土壤坍塌。有时地下设施需要改建或扩建。深基坑支护技术用于创建足够的空间，以满足新的需求。建设桥梁和隧道常常需要挖掘深基坑，确保土壤和岩石的稳定，这些基础设施工程需要深基坑支护技术，以确保它们的结构稳定性。

3.3 水利工程

在水利工程中，深基坑支护技术是确保水坝、水库和排水工程的可持续性和稳定性的关键因素。水坝通常需要庞大的基础结构，以支撑坝体并抵抗水压力。在一些情况下，坝的建设需要挖掘深基坑，以确保坝基的稳定。深基坑支护技术包括支撑墙、混凝土支撑桩和土工格栅，用于防止土壤坍塌。水坝必须具备排水系统，以排除雨水和表面水，维持坝体的稳定性。深基坑支护技术可以用于构建排水通道和控制系统，确保排水效率。水库需要定期进行底部清淤和维护，以确保储水容量和水质。深基坑支护技术可用于创建维护通道，以便清理淤泥和进行维修工作。排水工程通常涉及深基坑挖掘，以建设排水渠道或控制结构。深基坑支护技术可确保渠道的稳定性，以有效地排除降雨水。防洪工程通常包括深基坑挖掘，以建设堤坝、堤防和控制工程，防止洪水侵袭，深基坑支护技术在这些工程中用于确保构筑物的稳定性。水流控制结构如闸门、水位控制器和泄洪道需要深基坑支护技术，以确保它们的可靠性和安全性。水坝的维护工作通常需要进入深基坑，以修复坝基、支撑结构或排水系统。

3.4 地下停车场

地下停车场是城市建设中常见的设施，可以提供有效的停车解决方案，减轻交通拥堵。地下停车场的建设需要克服一系列挑战，包括地下空间的利用、地质条件和土方支护。深基坑支护技术在地下停车场的建设中起着关键作用，地下停车场通常需要在有限的地下空间中容纳大量车辆，为了最大化空间利用，工程师需要考虑深基坑支护技术，包括支撑墙、支撑桩和支撑结构，以确保地下停车场的稳定性和安全性。地下停车场通常位于高地下水位区域，需要采取防渗措施来防止地下水渗入停车场。深基坑支护技术可用于创建防渗壁，以确保地下停车场的干燥和稳定。地下停车场所在地的地质条件多种多样，包括不同类型的土壤和岩石，深基坑支护技术的选择和应用需要充分考虑这些地质条件，以确保施工的成功。地下停车场通常需要地下通道、支撑柱和墙壁等结构，深基坑支护技术用于支撑这些结构，以确保它们的稳定性和可用性。地下停车场的施工通常需要深基坑挖掘，这需要高效的施工方法和设备，深基坑支护技术必须与挖掘工程协调，以确保施工按计划进行。此外，地下停车场的安全性是至关重要的，包括防火、通风和紧急出口。深基坑支护技术需要确保这些安全措施的有效性，以保护停车场内的人员和车辆[5]。

4 安全和环保策略

4.1 安全

深基坑支护施工的复杂性和潜在的高风险要求严格遵守安全标准和最佳实践。以下是确保深基坑支护施工安全的一些建议：（1）培训与教育：所有工程师和施工人员必须接受充分的培训，了解施工过程中的潜在风险和安全措施。（2）安全设备：提供必要的个人防护装备，如头盔、护目镜、手套和安全靴，以降低受伤的风险。（3）监测和检查：定期监测深基坑支护结构，以及早发现任何潜在问题。定期的检查和维护工作有助于确保结构的长期稳定性和安全性。（4）紧急计划：制定应急计划，以应对突发事件，如地下水突然涌入或土壤坍塌。这些计划应考虑工人和施工现场的紧急疏散。

4.2 环保

深基坑支护施工的环保问题需要得到充分考虑，以减少对周围环境的不利影响。以下是一些环保措施：（1）泥浆和废水控制：控制施工现场产生的泥浆和废水，以防止其对周围水体和土壤的污染，合适的处理和排放措施应得到落实。（2）噪声和振动管理：管理施工过程中产生的噪声和振动，以减少对附近居民和建筑物的干扰。这可能涉及使用减振材料、在施工机械上安装减振设备，以及在施工时遵循特定时间表。（3）废弃材料处理：在施工完成后，废弃材料的处理和处置必须符合环保法规，包括回收、再利用或安全处置材料。

5 结语

深基坑支护技术在岩土工程施工中扮演着至关重要的角色，它们使工程师能够克服复杂的地下环境，安全高效地进行施工，确保工程的稳定性和可持续性。通过充分了解不同类型的支护技术、设计原则和实际应用，工程师可以更好地应对各种挑战，提高工程项目的成功率，并同时关注安全和环保问题。深基坑支护技术的不断发展和改进将继续推动岩土工程领域的进步。通过科学的地质勘测、合理的支护结构选择和细致的施工管理，深基坑支护技术将在未来的工程项目中发挥更大的作用，为城市建设和基础设施发展提供支持。