深基坑支護施工技術在建筑工程建設中的應用探析

張 航，韓春旋

（1.青島澤盛潤陽電子技術有限公司，山東 青島 266109；2.中恒信工程造價咨詢有限公司，山東 青島 266041）

深基坑支護施工技術是確保鄰近土體和地下水穩定，防止基坑坍塌和周邊環境受損的關鍵因素。深基坑支護施工技術不僅涉及工程學的知識，還與地質學、水文學及力學等多個領域緊密相關。在眾多技術中，常見的深基坑支護方法包括傳統的土釘墻、錨支護結構以及現代的地下連續墻、噴射錨桿和貫入式鋼板等，每種技術都有其適應性和局限性，如何根據具體地質條件、周邊環境、經濟成本以及施工周期合理選擇和優化支護方案，是實際施工中的難點，因此分析建筑工程中的深基坑支護技術的應用，具有重要的現實意義。

1 深基坑支護施工在建筑工程建設中的作用

1.1 提供穩定的施工環境

深基坑的開挖涉及大量土體的移動，不僅改變了原有地質應力狀態，而且影響到基坑邊界的穩定性，此情況下，深基坑支護技術通過合理設計支護結構和施工參數，如支撐系統、錨固系統等，能夠有效控制基坑邊坡和底部的位移，確保土體在開挖過程中的穩定性，以保證建筑工程基坑施工現場的施工安全[1]。

1.2 保障鄰近構筑物和公共設施安全

多數建筑工程建設地點所處施工區域存在多種地下管線、建筑物以及交通設施，深基坑工程開挖過程中必須考慮對這些鄰近構筑物可能造成的影響，為盡可能降低對周邊造成的影響，必須采用恰當的支護技術和合理的施工方法進行支護，處理鄰近敏感構筑物區域的土體等。而且多數支護結構會配備自動化監控預警系統，實時監控基坑內外的位移、傾斜、地表沉降等指標，并與預先設定的閾值比對，一旦超出安全范圍就立即報警并采取相應措施，從而及時發現問題并防止事故發生[2]。

2 深基坑支護施工技術在建筑工程建設中的應用要點

2.1 工程概況

案例工程為某城市的20 層的辦公塔樓，建設項目該項目要求挖掘深度達到26.5m 的基坑，覆蓋面積超過10000m2，臨近兩條主要交通干線和一條地鐵隧道，因此施工安全性和對周邊環境的影響成為重點考慮的問題。

案例工程的基坑支護采用了組合式設計，西側靠近地鐵隧道部分采用雙層支撐的地下連續墻，厚度為1200mm，以最小化對隧道結構的影響，東側及其他區域則使用錨桿擋墻支護，利用其快速施工的優勢，在城區減少施工時間并降低噪聲影響，同時整個基坑支護體系配備了全自動監測系統，包括液位計、土壓力計和傾角計等傳感器，確保能夠實時捕獲數據并在變形或壓力超出設計值時發出預警[3]。

2.2 地質條件評估

在案例工程中，地質團隊在基坑施工區域采用了鉆探取樣方法，在不同深度的鉆孔獲取巖土層樣本，送至在實驗室進行物理和化學測試，明確施工區域的地質情況，并進行顆粒大小分析、滲透性試驗和剪切強度測試，依托于上述數據進行土壤穩定性及支護結構設計，在評估土體機械性質后，團隊使用地震波速度測試等無損檢測技術進一步確定土層的連續性和均勻性，尤其是對于案例工程靠近的地鐵隧道區域，利用微震監測系統可以評估施工活動對隧道結構完整性可能產生的影響，并制定相應預防措施，而且考慮到項目臨近主交通干線和地鐵隧道，所以還需特別關注振動和噪聲對周邊環境的影響，在敏感區域布置地面沉降板和傾斜儀等設備，對已有建筑物和基礎設施作出全面監測[4]。

2.3 方案設計及優化

在明確地質條件后，進行初步方案設計，為提高方案設計的合理性，案例工程采用了BIM 技術對支護方案進行深化設計，從三維模型構建開始，收集和整合相關地質勘察數據、土地使用條件以及現有基礎設施信息，如地鐵隧道和鄰近主要交通干線的具體位置與結構參數，依托所收集的數據創建三維地質和環境模型，為深基坑的設計提供準確的參考，再基于三維模型進行初步的基坑設計，對于案例工程而言，西側區域由于靠近地鐵隧道需要特別考量，所以BIM 模型不僅包括了1200mm 厚度的雙層支撐連續墻，還能直觀顯示該支護結構與隧道之間的空間關系，在東側及其他區域，構建錨桿擋墻模型，利用BIM 技術設計對每一根錨桿的長度、角度和布置，并對其進行優化，評估其對周邊建筑物的潛在影響[5]。

再利用BIM 軟件內置或外部插件進行結構分析和仿真，運用BIM 技術進行結構力學仿真預測基坑支護結構在各種荷載作用下的表現，在西側采用雙層支撐連續墻時，計算出在特定土壓力和地下水位條件下的應力分布和可能的位移量，并據此調整墻體的厚度或支撐系統設計。當完成上述初步設計后，項目團隊利用BIM 技術進行沖突檢測，在復雜城市環境下，識別出設計中可能與現有設施發生沖突的區域，再針對具體沖突區域，組織研討會進行解決。

深化設計完成后，在施工準備階段，利用BIM 技術協助制定施工計劃，模擬不同施工階段和方法，在確保安全性和最小化對周邊環境影響的前提下優化施工順序和時間表。

2.4 連續墻及錨桿擋墻支護施工

案例工程中的地下連續墻的施工是通過挖掘槽口，然后在其中放置鋼筋籠并澆筑混凝土完成，對于1200 mm 厚度的連續墻來說，必須使用旋挖鉆或者抓斗進行槽段的挖掘，而且為防止槽口坍塌，需要在挖掘過程中填充泥漿以支撐槽壁，一旦達到設計深度，便進行清理槽底的操作，確保泥漿中雜質含量低于規定標準，在此基礎上安裝鋼筋籠，并利用導管保護邊緣，避免混凝土在灌注過程中與泥漿混合，最后使用逐級提升法灌注混凝土，直至填滿槽段。

在錨桿擋墻支護施工方面，首要步驟為鉆孔。根據設計要求和地質條件，選擇合適的鉆孔設備和技術進行作業，并在預定位置上設置立柱，間隔維持在2.5m至3.5m 之間，根據立柱的具體高度來確定所需錨桿的數量，為每根立柱配備2 至3 根錨桿。為保證立柱受力均勻，應規劃錨桿的準確位置和傾斜角度，將角度控制在10 度到35 度之間，在保證立柱最佳受力效果的情況下，盡量縮短錨桿長度，在上述基礎上依據不同地質條件來確定錨桿的有效錨固長度，一般情況下要求不少于4m，在穩定土層內則需要9m 至10m 以確保足夠的承載能力。

最后，在連續墻施工階段使用低噪聲設備和隔音措施減少噪聲擾民，在錨桿擋墻施工期間使用濕噴技術減少粉塵排放，并適當調整工作時間避開高峰期，并確保所有施工活動都符合環保要求，以此減少對周邊生態環境和人們日常生活產生的負面影響。

2.5 構建預警系統

構建實時監測預警系統，應首先集成傳感器技術、數據收集、處理和通訊系統，為確保安全性和對周邊環境的最小影響，案例工程部署了一組綜合監測儀器，該綜合監測儀器在連續墻和錨桿擋墻中嵌入傳感器，液位計用于監測地下水位的變化，土壓力計用于檢測土壤壓力以識別過早或不均勻的荷載分布情況，傾角計則用來度量基坑支護結構的位移和傾斜，在安裝傳感器后，應保證將所有傳感器與中央數據處理單元無縫連接，以無線方式進行數據傳輸，確保持續、穩定且實時的數據流動，根據不同傳感器所收集到的數據，使用專業軟件進行實時分析與處理，并將接收到的原始數據轉換為易于理解的圖形和報告，并設置閾值，在任何參數超出預設范圍時立即發出警報。

監測系統設計應在關鍵點布置多個傳感器，以便在某一設備故障時其他設備能夠持續監控，確保沒有數據盲區，以此增加系統的冗余功能提高系統的可靠性，在此基礎上賦予監測系統遠程訪問功能，使得施工管理人員可通過互聯網遠程訪問數據和系統狀態，當緊急情況發生時，能夠及時采取應急措施。最后，為縮短緊急情況發生時采取應急措施的時間，管理人員可結合實時監測系統的結果進行演練，當監測到異常數據時，相關人員能夠迅速采取行動，停止施工、疏散人員、加固結構等措施避免事故發生或減輕事故后果。

2.6 效果分析

案例工程中的深基坑支護措施采用了組合式設計，包含西側靠近地鐵隧道的雙層支撐地下連續墻和東側及其他區域的錨桿擋墻支護系統，在整個基坑支護集成了全自動監測系統。

案例工程地下連續墻厚度為1200mm，能夠有效防止土壤和地下水的流失，并最大限度減少對鄰近地鐵隧道的影響，而且連續墻由于其具有較高的承載力和較小的變形特性，可以安全地承受來自周圍土體和建筑物等引起的荷載和壓力，而且雙層支撐增加了穩定性，減少了潛在的地面沉降風險。

評估東側及其他區域利用錨桿擋墻進行支護，在提供額外穩定性的同時允許靈活布置以適應復雜地形，整體施工較為快速，減少了對城市交通造成的干擾及噪聲污染。

同時，案例工程構建的全自動監測系統中包含的液位計、土壓力計和傾角計等傳感器可確保實時數據捕獲，構成了工程預警機制的核心，該系統通過持續收集基坑內部及周邊區域數據，及時發現異常并執行預設反應程序，若出現超過安全閾值的情況，立即觸發警報并啟動應急響應措施，從而使得項目管理者能夠迅速作出決策以預防事故發生，案例工程基坑施工過程中，自動化監測系統所采集的數據如表1。

表1 關鍵參數分析

根據表1 數據，地下水位變化方面，雙層支撐和錨桿擋墻兩種方式都未引起顯著的地下水位變化，并且都遠低于安全閾值（<=5cm），表明兩種方法都能有效地控制地下水位不對結構造成損害。而且施工中檢測到的土壤側向位移較小，尤其是在靠近地鐵隧道的區域，這顯示出雙層支撐提供了更高的穩定性，雖然其他區域的位移稍大，但也遠未超過安全閾值（<=20mm），表明錨桿擋墻也在可接受范圍內保持了基坑穩定，施工全過程監測到的土壓力均在安全范圍內（<=200kPa），所有監測點檢測到的傾斜度數都遠小于允許標準（<=0.1°），說明整個深基坑支護系統在保持垂直方向上的穩定性方面表現良好。

通過以上分析，案例工程采取的深基坑支護技術措施合理有效，不僅滿足了設計預期，關鍵參數方面均在安全閾值以內，并且確保了鄰近敏感結構——地鐵隧道的完整與安全，未對周邊人們的生活造成影響，且保障了施工人員的生命安全，此外，在施工過程中實時監測系統發揮了重要作用，確保了任何潛在風險都能被施工管理人員及時識別和管理，及時采取相關應急措施。

綜上所述，在城鎮化快速發展的當下，深基坑工程所承載的重要性不斷上升，應用中正確選擇并應用支護技術直接關系到項目成敗，甚至牽涉施工人員的生命財產安全，本文依托于某實際案例工程，分析了深基坑施工技術的應用要點，并說明了相關措施的具體應用效果，證明本文所提出的方法具有一定有效性和推廣價值。未來，隨著信息技術的不斷發展，將有更為先進的技術應用到深基坑支護中，可以進一步分析，收集深基坑支護過程中產生的形變數據，最大限度地提高深基坑支護工程的穩定性，為建筑工程建設提供穩定、安全的施工環境。