深基坑支护施工技术在建筑工程施工中的运用

近些年，我国城市化发展速度越来越快，大量的超高层建筑相继出现，地下空间的利用从以往的地下室结构向多层地下商场、地铁枢纽等复杂结构方向发展。在此情况下，深基坑支护技术从简单的支护方式集转变成兼顾地质力学、结构工程、岩土工程等多学科的综合性技术体系。过去的深基坑支护通常都采用的是放坡开挖或是简单的钢板桩支护方式，而当前时期，随着支护理论逐渐完善、施工工艺不断创新，出现了护臂桩加锚索的支护方式且在实际应用中都已得到优化。

一、星城天地项目工程概况

星城天地项目位于长沙市韶山南路与湘府路交叉路口东北角，此项目属于综合性建筑群，包含了商业、住宅、教育等建筑。该项目由长沙星尚置业发展有限责任公司与步步高商业连锁股份有限公司共同开发，勘察单位是湖南核工业岩土工程勘察设计研究院，监理单位是湖南安泰工程项目管理有限公司，设计单位为深圳市华阳国际工程设计股份有限公司，施工单位为。项目总建筑面积达 181688.01m² ，最大建筑高度 143.80 米，其中 1.2.3# 栋为超高层住宅商业综合体建筑，地下室3 层，建筑面积 42800.13m² ，枫树山小学教学楼及幼儿园总建筑面积19386.32m² ，合同价格 77163.61 万元。

项目各单体结合不同功能要求与地质情况，应用了不同的基础形式。1#、3#栋高层建筑采用人工挖孔灌注桩基础，这种基础形式的成孔精度高、桩身质量可靠、单桩承载力大，与高层建筑对地基承载力的需求非常相符。2#栋采用筏板基础，筏板基础具有整体性好，并且还可以抵御不均匀沉降的优势性，在地基承载力低或上部结构荷载分布不均的场景中应用效果最佳。枫树山小学教学楼采用旋挖桩基础，这种基础施工效率很高，与学校对工程工期紧张的要求正好匹配。

1.2.3 栋地下室基坑开挖深度在-12 米左右，是一级基坑，对支护结构的稳定性和安全性有非常高的要求。因为项目是建在城市的中心地区，周围环境复杂，在基坑的附近有市政道路、地下管线和原有建筑，所以在支护设计中，必须做好周边环境的保护，避免出现基坑变形的情况。为了达到支护要求，项目采用护臂桩加锚索的支护方式，利用护臂桩的刚性支护和锚索的预应力作用，控制基坑边坡位移问题。

二、深基坑支护施工技术在星城天地项目施工中的具体运用

1.护臂桩加锚索支护技术的系统性应用

（1）技术原理与工艺逻辑解析

护臂桩和锚索的协同支护体系的关键点是能够使刚性支护与预应力张拉的力实现互补。护臂桩是竖向的承载结构，借助钢筋混凝土本身的刚性特点为基坑边坡搭建垂直式的支护保障，它的力学原理与桩墙效应类似，利用桩体和周边土体间的摩阻力及本身抗弯刚度来承担着来自土体的压力。而对于锚索体系而言，锚索体系利用张拉的高强度钢绞线，将边坡土体受到的侧向力传递至锚固体，通过其抗拔性能形成主动约束。这种预先施加应力的方式能够在基坑开挖初期有效抑制土体变形。

该技术的施工流程如图 1 所示。首先利用全站仪开始轴线定位和桩位放样等相关作业，参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012）标准将误差控制在 ±50mm 以内；成桩环节是用旋挖钻机来完成的成孔，孔径偏差应 ⩽±20mm ，清孔工作完成后，在将焊接成型的钢筋笼下放到孔内，钢筋笼保护层的厚度需 ⩾50mm ，同时应用商品混凝土进行水下浇筑，强度等级为 C40；锚索施工应等到桩体强度发展到 70% 后在开始，钻孔角度偏差把控在 ⩽3^o 为最佳，为有效传递预应力，张拉锁定值应控制在设计轴向拉力值的 70%80% 范围内。

图 1 护臂桩和锚索的协同支护施工流程

（2）适用性场景的多方面思考

项目之所以会选用护臂桩和锚索的协同支护体系最为主要的原因有三点：第一点，环境因素。地处城市中心区，基坑东侧距市政给水管线仅 8m ，南侧临近既有建筑桩基桩长 15m ，根据《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911-2013，周边环境变形控制等级为一级，要求土体沉降 ⩽20mm ，支护结构水平位移 ⩽30mm 。

第二点，基坑深度效应。 12m 的开挖深度属于一级基坑范畴，根据土压力计算，基坑底部主动土压力系数达 0.35，需支护结构提供 ⩾150kN/m 的线刚度。第三点，工期协同方面的需求。地下结构需在预计时间内完成，而护臂桩加锚索的工艺能够一边开挖一边完成支护，与传统放坡开挖相比可以节省 30% 工期，同时锚索张拉后 24h 便可开始下层土方开挖施工。

2.差异化基础形式下的支护技术协同策略

（1）1 栋、3 栋基坑中人工挖孔桩基础与支护体系的耦合应用

人工挖孔桩的以其高承载力的优势性为支护体系提供了天然的锚点支撑。在实际协同施工时，首先，要使桩孔实现防护联动。挖孔桩施工采用C30 钢筋混凝土护壁，护壁厚度控制在 150mm ，每节护壁高度 1m ，其环形支护结构和后续护臂桩相结合构建先期支和永久的双重保护，基于此将桩孔开挖期间的侧壁位移控制在 ⩽8mm 为最佳状态。其次，采用合理工艺做好结构衔接。护臂桩与挖孔桩间净距控制在 1.5-2.0m 间，通过在护臂桩钢筋笼中预埋 Φ22mm 连接钢筋，与挖孔桩护壁形成拉结，形成桩、护壁、土体的复合受力体系，在有限元分析后显示，这一方法能够有效降低支护结构顶部位移。

（2）2 栋筏板基础与支护体系的协同优化筏板基础的整体刚度可明显分散基坑侧压力。基于弹性地基梁理论，筏板在基坑边缘形成刚性支撑，可降低支护结构跨中弯矩。然而对于筏板边缘的局部稳定性问题可采取以下技术措施来解决。第一，边缘加强设计。筏板边缘外扩 500mm ，设置 300mm 厚钢筋混凝土挡墙，墙体内配置钢筋直径为 16 毫米钢筋中心间距为 150 毫米双层钢筋网，利用止水钢板与护臂桩连接在一起，通过这样方式来构建集防渗、支护为一体的复合型结构。

3 排锚索进行二次张拉，以应对筏板因本身自重而造成的支护结构应力松弛问题，监测数据显示，该措施使支护结构内力波动值比设计值 ⩽5% 。

3.施工成效与技术可靠性验证

（1）动态监测数据的实证分析。项目采用自动化监测系统（采样频率1 次/天），关键指标如下：

第二，应力补偿。在筏板浇筑完成且强度达到 80% 后，对靠近基坑边缘的GB12523-2011 要求完全相符。

数据表明，各项指标都已控制在安全值以内，其中土体沉降量较规范限值降低 58.3% ，之所以会有样理想的效果主要是因锚索的主动抗变形这一优势的功劳。然而在此需要注意，在地下室底板浇筑的第 90 天，支护结构出现 0.5mm /天的位移增速，通过及时启动应急张拉也就是增加 20kN 预应力，24h 内有效控制了变形的发展。

（2）技术适用性的行业验证

该支护体系的推广价值主要表现在以下几方面，即： ① 地质适应性。在长沙地区的粉质黏土地层中，护臂桩加锚索的组合要比排桩加内支撑体系能够减少混凝土用量和造价。 ② 工艺兼容性。与人工挖孔桩、筏板基础等不同基础形式的协同施工，通过 BIM 技术进行工序模拟，实现了支护结构与主体结构的零碰撞施工，工期缩短。 ③ 质量认可度。项目荣获 2023-2024年度湖南省优质工程，其支护技术被收录于《湖南省深基坑支护施工工法汇编》，特别是在软土地区的深基坑变形控制中，形成了勘察、设计、施工、监测的系统的技术流程，为同类工程提供了技术方面的借鉴。

4.技术创新与行业延伸思考

在传统支护技术基础上，项目实现了创新。第一个创新是应用绿色施工工艺。锚索施工采用无泥浆循环钻孔技术也就是气举反循环工艺，相比与传统湿法，此项工艺在成孔过程中所产生的废水量会明显减少，而且粉尘排放量也得到降低，这些效果与《建筑施工场界环境噪声排放标准》

第二个创新是，提前制定了应急支护预案。针对可能出现的锚索失效风险，预设钢管桩加速凝混凝土的应急支护通道，通道宽度 2.5m ，可在 4h内完成应急支护部署。

三、星城天地项目中深基坑支护施工技术施工效果

1.支护技术的稳定性及安全性评估

通过对星城天地项目深基坑支护施工技术的应用效果进行评估，结果表明支护技术具有良好的稳定性和安全性（如表 2）。在基坑开挖和地下室施工过程中，利用自动化监测系统对基坑边坡位移、土体深层位移、支护结构内力、地下水位等参数进行实时监测。监测数据显示，基坑周边土体最大沉降量并未超过 15mm ，支护结构的最大水平位移控制在 20mm 范围内，各项数值都没有超过规范限值。支护结构的内力也在合理值内，没有超设计值的情况发生。地下水位波动平稳，没有对支护结构和周边环境产生影响。

从长期稳定性方面可以看出，项目主体结构施工完成后，对支护结构进行了再次检测，结果表明支护结构的各项指标仍然符合要求，并没有出现变形和损坏现象。如此证明该项目采用的深基坑支护施工技术可以长期稳定地发挥作用，保证建筑工程的安全性和可靠性。

表 1 深基坑支护技术监测指标对比表

3.项目获得的荣誉

因在深基坑支护施工技术方面的创新应用和良好施工质量的有效控制，星城天地项目获得了多项荣誉。项目被评为 2020 年湖南省质量标准化观摩工地，这是对项目在施工管理、质量控制等方面的高度认可。并且项目还获评为湖南省 2023-2024 年度湖南省优质工程，这是湖南省建筑工程领域的最高荣誉之一，充分展现了项目的整体质量和技术水平。这些荣誉的获得，除是对施工单位的肯定，也为深基坑支护施工技术的推广和应用提供了示范性作用。它表明，通过运用先进的深基坑支护施工技术，严格控制施工质量，可以在复杂的地质环境条件下，维护建筑工程的安全和质量。

四、结束语

总体来说，随着城市化发展步伐的不断加快，高层建筑和地下空间开发项目越来越多，在此情况下，深基坑支护技术的重要性也在建筑行业重到重视。星城天地项目利用护臂桩加锚索的支护方式，结合不同基础形式进行协同施工，还应用绿色工艺与应急预案，实现对基坑变形的及时控制，其监测数据与规范要求完全相符，同时还荣获了省级优质工程等荣誉。该项目的成功完成，充分展示了深基坑支护技术体系的科学性，为复杂地质条件下的工程提供了勘察、设计等全流程的实践经验借鉴。

参考文献

[1]李亮荣.深基坑支护技术在建筑工程施工中的应用[].产业科技创新，2022，4（4）：59-61.

[2]魏庆军.深基坑支护施工技术在房屋建筑工程施工中的应用研究[J].中国建筑装饰装修，2022（3）：64-65.

[3]孙占斌.深基坑支护施工技术在建筑施工中的运用分析[J].中国建筑装饰装修，2021（12）：50-51.

[4]谢永先.深基坑支护技术在建筑工程施工中的应用[J].住宅与房地产，2021，（28）：2227-228.

[5]纪晓湃.建筑工程施工中深基坑支护施工技术初探[J].建材发展导向，2025，23（3）：112-114.