建筑工程中深基坑支护的施工技术

建筑工程中深基坑支护的施工技术

施红健

南京海康威视数字技术有限公司

摘要：本文旨在探讨建筑工程中深基坑支护的施工技术，强调了其在大城市和繁忙地区建设中的重要性。深基坑支护是确保建筑工程安全进行的关键环节，需要综合考虑土质、水文、地质等因素。文章将着重介绍各种深基坑支护技术，包括墙体支护、土方开挖、排水系统以及监测方法等，以帮助工程师和建筑师更好地理解如何有效实施深基坑支护。通过深入了解深基坑支护的施工技术，我们可以更好地应对现代城市建设中的挑战，确保工程的安全和可持续性。

关键词:深基坑;支护;施工技术;

引言：

随着城市人口的增加和土地资源的日益稀缺，建筑工程中的深基坑已经成为城市发展不可或缺的一部分。然而，深基坑的施工涉及到众多复杂因素，包括土质条件、地下水位、地质结构等，这些因素都需要合理的支护措施来确保工程的安全性和可持续性。深基坑支护的施工技术是一门综合性的学科，旨在通过合适的工程方法来应对各种挑战。本文将介绍一些常见的深基坑支护技术，探讨它们的优势和限制，并为工程师和建筑师提供有关如何选择和实施适当的支护措施的指导。

一、深基坑支护施工技术背景与重要性

建筑工程中深基坑的支护施工技术在现代城市规划和发展中扮演着至关重要的角色。城市化进程不仅导致了土地资源的有限性，还要求在有限的土地上建设更高、更大、更复杂的建筑结构。为了满足这些需求，建筑工程中的深基坑已经成为一项常见的工程实践，例如高层建筑、地下停车场、地铁站和地下设施等。

然而，深基坑的建设涉及到一系列挑战，包括土壤稳定性、地下水流、地质构造、环境保护和工程安全等方面的复杂因素。若不妥善处理这些问题，可能会导致灾难性的后果，如坑壁坍塌、地下水涌入、土壤沉降等。因此，深基坑支护施工技术的选择和实施至关重要，它们直接关系到工程的安全性、可持续性和成功完成。

为了应对这一挑战，工程师和建筑师必须深入了解深基坑支护的施工技术，以便在规划、设计和建设过程中能够采取合适的措施。本文将探讨各种支护技术，包括但不限于墙体支护、土方开挖、排水系统和监测方法，以帮助相关从业者更好地理解如何应对深基坑支护中的挑战，确保工程的顺利进行。在这个快节奏的城市建设时代，深基坑支护施工技术的研究和实践至关紧要，有助于推动城市建设的可持续发展。

二、深基坑支护施工技术概述

深基坑支护施工技术在中国的城市建设中扮演着重要角色，特别是在高密度城市地区和复杂地质条件下。以下是深基坑支护施工技术的详细讨论，以适应中国的环境和实际案例：

（一）墙体支护技术

桩基础支护技术是在建筑和工程领域中至关重要的一部分，用于确保工程结构的稳定性和安全性。以下是各种桩基础支护技术的详细介绍：

1、钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是通过钻机钻孔、通过泥浆护壁或者护筒护壁方式实现，放置钢筋笼浇筑混凝土来构建的桩。这种技术适用于各种土壤条件，包括软土、砂土和岩石。它的特点刚度大，用于深大基坑，施工时对周边地层影响环境小，需配合降水或止水使用。钻孔灌注桩在高层建筑、桥梁和大型工程中得到广泛应用，确保了工程的稳定性和安全性。

2、钢板桩

钢板桩是一种用于挡土、边坡稳定和水道工程的支护结构。它们通常由钢制成，具有强度高、施工灵活、隔水效果好的特点。这种技术广泛用于码头、港口和水道工程，以保障结构的稳定性。钢板桩的灵活性使其成为应对各种地形和工程需求的理想选择。

3、钢管桩

钢管桩是一种具有出色承载能力的桩基础支护技术。它们通常在大型基础工程中使用，适用于各种土壤条件，包括软土和沙质土壤。钢管桩的高承载能力使其成为高层建筑、桥梁和其他重要工程的常见选择。它们能够提供长期的稳定性，确保工程的可靠性。

4、SMW工法桩

SMW工法桩利用搅拌设备就地切削土体，注入水泥类混合液体搅拌形成的水泥土搅拌墙，最后插入型钢，是一种劲性复合维护结构，适合上海等软土地区使用。特点强度大、止水性好，内插的型钢可拔出反复使用。

5、地下连续墙

地下连续墙是一种结构性的支护技术，采用挖槽机，沿工程的周边开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段。地下连续墙在挡土墙工程中广泛应用，防止土壤滑坡和土壤侵蚀，同时也确保地下结构的稳定性。特点施工振动小、噪音抵、墙体刚度大，对周边扰动小，适用于多种土层。

国的地铁建设中，深层连续墙体广泛应用于地下车站和隧道工程。北京、上海、深圳等城市的地铁网络都采用了深层墙体支护。例如，北京地铁1号线的建设中，地下车站采用了深层连续墙体支护，以确保地铁隧道和车站的稳定性。深层连续墙体支护还在城市高层建筑的基坑工程中得到广泛应用，例如上海的南京西路商业区和深圳的平安金融中心项目。

这些墙体支护技术的应用表明了它们在中国城市建设中的关键作用。在处理高地下水位、软弱土壤和地基不稳定性等地质挑战时，桩基础支护和深层墙体支护是保障工程安全和稳定的重要手段。随着城市发展的不断推进，这些技术将继续演化和改进，以满足更复杂项目的需求。

（二）土方开挖：

土方开挖是工程施工的关键阶段，通常包括大规模的土地剥离和挖掘工作。在土方开挖过程中，确保基坑的稳定性和工程安全至关重要。以下是与土方开挖及支护相关的技术和应用的综合信息：

土方开挖是指将土壤、矿石或岩石等材料从地下或地表移除，以便进行基础建设工程。这一阶段的成功实施需要仔细的规划和协调，以确保工程安全和高效进行。通常，土方开挖涉及以下关键步骤：

首先，进行土壤勘察，以了解土壤类型、地下水位、地质条件和可能的地质障碍物。这些信息对土方开挖的计划和支护结构的设计至关重要。

接下来，根据土壤勘察的结果，制定详细的土方开挖计划，包括挖掘的深度、土方的处置方法以及支撑结构的需求。在土方开挖的过程中，必须设置支撑结构，以防止坍塌并保护工程人员的安全。这些支撑结构可以包括支撑桩、挡土墙、地下连续墙等。土方支护是土方开挖过程中至关重要的一部分，旨在保持基坑的稳定性和安全性。通常，这些支护结构由混凝土或钢材制成，用于承受土壤的侧向压力，以防止基坑坍塌，并确保周围建筑和结构的稳定性。

在中国的大城市，如北京、上海和深圳，土地资源有限，因此地下工程如地下停车场、商业综合体和基础设施工程变得尤为重要。这些项目通常涉及大规模的土方开挖，需要精心策划的土方支护策略，以确保工程的成功完成。

地下连续墙是一种常见的土方支护技术，特别适用于高层建筑、地下车站和地下商业区等工程。这些支护墙有助于防止土方坍塌，确保周围建筑的安全和稳定。例如，上海南京西路地区的高层建筑项目采用了地下连续墙支护，以应对高地下水位和基坑支护的需求[1]。

（三）降水系统：

1、降低地下水位：

降水系统在深基坑工程中扮演着关键角色，旨在有效管理和排除降水，以降低地下水位对基坑的影响。大型降水井通常是深基坑工程的核心设施。它们的位置和深度通常基于地下水位和基坑的尺寸来确定。这些井通常位于基坑周边，最接近潜在的地下水源。为了提高降水效率，井的分布和深度应根据地下水位变化的情况进行调整。井的深度可能会根据不同的地质情况而异，以确保有效抽取地下水并保持基坑周边的干燥状态。降水系统通常包括管道和泵站，用于将抽取的地下水有效地排入周边水体或集水池。降水管道必须具备足够的流量和排水能力，以确保有效排水。泵站需要配备自动控制系统，以根据地下水位的变化自动启停泵。

以江苏省为例，南京地铁建设中采用了精密设计的降水系统，以确保地下车站和隧道的稳定性。该系统包括大型降水井、自动化泵站和管道网络，有效地管理了地下水位。同时，定期检查和维护确保了系统的可靠性。这些实际案例强调了降水系统在深基坑工程中的重要性，尤其在地下城市交通建设中。

2、防渗措施

为了防止地下水渗入基坑，采用防渗措施是必不可少的。这些防渗措施包括使用高性能防渗材料，如聚乙烯膜、注浆材料和密封材料，用于封堵土壤中的裂缝和孔隙，以避免水的渗透。在基坑壁和底部使用聚乙烯膜，尤其是在土壤质地较松散或渗透性较高的区域。聚乙烯膜可用于防止水分的渗透。对于土壤中存在的裂缝和孔隙，使用注浆材料进行密封。这可以有效地封堵土壤中的漏洞，防止水渗透。在基坑壁和底部的关键位置使用密封材料，确保土壤中没有水分渗入。这些材料应具备高抗渗性和耐化学腐蚀性质。

中国的一些城市，如广州和南京，地下水位较高，特别是在沿江沿海地区。这种情况常见于大城市的地下工程中，如地铁、地下车站和地下商业区的建设。上海浦东国际机场T2航站楼工程是一个典型案例，该项目采用了高性能防渗材料，防止地下水渗入基坑。这确保了飞机跑道的稳定性，为机场的安全运营提供了保障。

这两项技术，降低地下水位和防渗措施，在中国城市建设中发挥着重要的作用，特别是在地下工程和基坑支护中。地下水位的控制和地下水的防渗对于保障基坑的安全和周边建筑的稳定性至关重要。在中国的高地下水位地区，这些技术的应用对于确保城市基础设施的可持续性和安全性至关重要。

（四）监测方法：

1、变位监测

监测方法在深基坑工程中起着至关重要的作用，用于实时监测工程的变化和稳定性。首先，变位监测通过位移传感器、测距仪或全站仪等装置，监测土体、支护结构或建筑物的位移和变位。安装位移传感器在基坑壁和支撑结构上，以实时监测位移和变位。这些传感器可以通过数据记录系统提供详细的位移信息。使用测距仪或全站仪进行定期的测量，以了解土体和结构的变化情况。这种方法可用于检测变位的趋势和速度。通过分析位移数据，工程师可以判断是否存在潜在问题，例如基坑壁的下沉或扭曲。根据分析结果，可以采取必要的措施，如增加支撑或重新设计支撑结构。这些数据可以实时记录和报告，使工程师能够了解基坑壁、支撑结构或其他关键部分的稳定性，从而确定是否需要采取进一步的支护措施或调整工程设计 [2]。

重庆的长江大桥维护工程是一个案例，工程师使用位移传感器监测桥墩的变位。这是为了确保大桥结构的稳定性，尤其是在长江这样的大型水体上。

在中国的高层建筑工程中，如广州珠江新城的高层建筑项目，变位监测也是必不可少的。工程师通常会使用现代传感技术来实时监测支撑结构和土壤的位移，以及周围建筑的影响[3]。

2、应力监测

应力监测涉及使用应变仪器、力传感器或监测点位来测量土体、支撑结构或建筑物的应力分布。这种监测技术有助于工程师了解支撑结构的应力状态，确保它们在安全范围内。在支撑结构上安装应变仪器，以监测应力的分布。这有助于了解支撑结构的受力情况，确保不会超出安全范围。在支撑梁或支撑柱上安装力传感器，以监测轴力的变化。这有助于迅速发现支撑结构的承载能力是否受到威胁。进行定期的监测，以检查基坑施工对周边建筑物的影响。这可通过振动传感器、倾角传感器和地震监测仪来实现。应力监测还可以帮助减少对周围建筑物的不利影响，例如基坑施工引起的地震或振动。这些监测方法在深基坑工程中是不可或缺的工具，以确保工程的顺利进行和安全完成。

在广州珠江新城的高层建筑工程中，应变仪器被用于监测支撑结构和土壤的应力。这有助于确保高层建筑的基坑施工不会对周围的地下工程或建筑物造成损害。应力监测还在中国的地铁建设中得到广泛应用，以确保隧道和车站的支撑结构不会超负荷，从而保证地铁系统的安全性。

中国的深基坑支护施工技术在大规模城市建设项目中得到广泛应用，不仅为城市发展提供了可能，同时也带来了技术挑战。深基坑工程需要工程师充分考虑地质条件、土壤性质和地下水位等因素，以选择最适合的支护技术。对于中国这样具有多样地理和气候特点的国家，深基坑支护施工技术的不断创新和改进对于确保城市建设的可持续性和安全性至关重要。

三、结论

深基坑支护技术在建筑工程中起着至关重要的作用。本文详细介绍了几种关键的技术，包括墙体支护、土方支护、降低地下水位、防渗措施以及监测方法。这些技术在中国的城市建设中得到广泛应用，以确保工程的稳定性和安全性。墙体支护技术包括桩基础支护和深层墙体支护，用于加强基坑的稳定。土方支护技术用于处理土地有限的情况，如地下停车场和商业综合体的建设。降低地下水位和防渗措施通过大型抽水井、排水系统和高性能防渗材料来应对高地下水位和土壤渗透。监测方法包括变位监测和应力监测，用于实时监测土体和结构的变位和应力分布。这些技术的应用确保了城市建设项目的安全和可持续性。

参考文献：

[1]曹立,吴波,苏宏强.建筑工程施工中深基坑支护的施工技术管理[J].四川建材,2023,49(09):77-78.

[2]李永航.试析房屋建筑工程中深基坑支护施工技术应用[J].散装水泥,2023(04):153-155.

[3]唐瑞.建筑工程中深基坑支护施工技术和管理对策[J].居舍,2023(21):50-53.