复杂地质条件下深基坑支护技术研究

引言

伴随着城市化进程不断加快，高层建筑及地下空间开发与日俱增，深基坑工程对城市建设发挥着愈来愈重要的作用。但不同区域复杂的地质条件对深基坑支护提出许多挑战。复杂的地质条件既包含软土，砂土和岩石的不同土层结构又涉及地下水位的变化和周围环境的制约。

一、复杂地质条件对深基坑支护的影响分析

（一）地质条件分类及特点

地质条件按土体性质，岩石特征和水文状况划分为许多类型并各具特色。软土地区的土体大多为淤泥等材料，具有含水量高的特征，抗剪强度较小，受荷容易发生沉降变形且具有触变性，受扰后其强度有所下降。砂土地区主要为砂类土，颗粒之间的粘结力和透水性较差，在动水压力作用下容易发生管涌等灾害，在外力作用下或者地下水的作用下容易失稳。岩石地区的地质相对较硬，岩石的强度较大，但是存在节理和其他影响整体性的结构，裂隙的发育有可能成为地下水的通道，并且风化程度的不同力学性能也有较大的区别。

（二）不同地质条件对支护结构的影响

不同地质条件对深基坑支护结构影响差异显著。软土地区土体强度低、压缩性高，基坑开挖时支护结构受较大侧向土压力，易变形，如墙体位移、周边沉降等，且软土蠕变使荷载随时间增加，加剧变形，刚度不足时可能开裂失稳。砂土地区透水性强，开挖时地下水渗流产生渗透压力，砂土颗粒易被带走，引发管涌、流砂，导致边坡失稳，使支护结构受额外冲击，降低支护效果，且砂土内摩擦角随含水量变化，影响土压力大小和分布。岩石地区支护结构受侧向压力，若有节理裂隙，开挖时岩石块体可能塌落冲击结构，裂隙水渗透降低摩擦力，影响锚固效果，不同风化程度岩石影响不同，全风化类似软土，微风化产生较大挤压

二、典型复杂地质条件下深基坑支护技术研究

（一）软土地区深基坑支护技术

软土地区的深基坑支护需要解决支护结构的变形控制及基坑的稳定性，目前普遍采用的支护技术包括排桩支护、地下连续墙支护、土钉墙及预应力锚杆联合支护。排桩支护布置钢筋混凝土灌注桩或者钢板桩作为挡墙，以桩体的刚度来抵抗侧向土压力的作用，为了加强作用，一般在桩顶布置冠梁与各桩相连，也可采用内支撑或者锚杆来减小桩体变形等措施，对埋深不太深的基坑具有良好的应用前景。地下连续墙具有较大的刚度和良好的止水作用，能够抵抗侧向压力和阻挡地下水的渗入，在施工过程中成槽并浇注混凝土而成的连续墙体具有很强的整体性，对于埋深较大且对变形控制有较高要求的基坑则费用较大。采用土钉墙与预应力锚杆结合工艺，用土钉加固土体增加稳定性，预应力锚杆施加的预应力约束边坡变形，施工方便、造价低。在软土中，需确保土钉与锚杆锚固效果，常延长或采用特殊锚固方式增加承载力，同时结合降水或止水措施降低地下水对软土的冲击。

（二）砂土地区深基坑支护技术

砂土地区深基坑支护的关键是防流砂，管涌以及治理边坡失稳，目前普遍采用的技术包括钢板桩支护，SMW 工法桩支护以及高压喷射注浆支护。钢板桩支护是用互相咬合的钢板桩组成挡墙，具有挡土止水、刚度高、能抗侧向压力、施工速度快等特点，适合中等深度基坑施工，但要在打设过程中防止砂土液化和必要时作静压沉桩处理。SMW 工法桩为水泥土搅拌桩内插入型钢复合结构，水泥土桩具有止水挡土和型钢提供抗侧力和刚度等特点，具有施工噪音低，对环境友好和止水良好等特点，本实用新型应用在有环保要求的项目中，型钢可循环使用，减少成本。高压喷射注浆支护是将喷射的水泥浆液掺入砂土中形成加固体的一种支护方式，它可以增加砂土的强度及抗渗性能，并可以根据需要制成不同的外形，适合用于渗透问题的治理，在施工过程中，通常需要与其他类型的支护结构相结合，并通过精确控制喷射参数来确保工程质量。

（三）岩石地区深基坑支护技术

岩石地区深基坑支护需综合考虑岩石强度、完整性及裂隙发育等因素，目前常用技术有锚杆喷射混凝土、排桩 + 锚杆支护和岩石锚杆挡墙。锚杆喷射混凝土支护是将锚杆打入岩石锚固后喷射混凝土形成面层，靠锚固力和整体性抵抗侧向压力，施工灵活、造价低，适用于岩石整体性强、裂隙不发育区域，裂隙发育时可加密锚杆或用预应力锚杆加固。排桩 + 锚杆支护中，排桩用钻孔灌注桩埋入岩石确保稳定，锚杆锚固在稳定岩层提供拉力，适用于岩石风化不均或有软弱夹层区域，排桩和锚杆参数可调以适应不同深度基坑。岩石锚杆挡墙通过锚杆联结挡墙和岩石地基，将侧向推力传至稳定岩层，适用于边坡陡峭的岩石基坑，挡墙可用混凝土或浆砌片石制作，耐久性和稳定性好。

（四）地下水丰富地区深基坑支护技术

在地下水富集区深基坑支护的核心在于止水，降水位和确保支护结构的稳定性，目前普遍采用的工艺有以下几种：地下连续墙与降水相结合：地下连续墙具有良好的止水性能，与管井和轻型井点相结合的降水措施可以降低水位，减小对支护结构的压力，方便基坑的开挖。这种技术止水效果可靠，适合地下水充足、水位较高区域使用，但是降水会对周围环境造成影响，需要对其范围及速率进行控制。钢板桩加止水帷幕：在钢板桩的外侧设置水泥土搅拌桩等止水帷幕，以防止地下水的渗透，钢板桩承受侧向压力，两者结合来解决地下水的问题。该项技术具有施工方便，造价适中的特点，对中等深度基坑具有较好的适应性，止水帷幕的施工质量至关重要。水泥土搅拌桩止水帷幕和内支撑：水泥土搅拌桩的止水帷幕截断了渗流路径，内支撑为抵抗水土压力提供侧向支撑。本实用新型用于软土，砂土等地质和地下水富集区，内支撑可以为钢管，型钢或者混凝土等材料，视具体情况设置，可以控制支护结构的变形。

结束语

总之，复杂地质条件深基坑支护技术在选择与运用时需要考虑很多因素。通过对软土，砂土，岩石和地下水富集区的典型地质环境进行分析，归纳出不同支护技术的优缺点和应用场景。研究表明：在复杂地质情况下，单一的支护技术很难满足工程需要，需要灵活地应用各种技术。例如软土地区采用土钉墙与桩锚支护相结合的方式可以增加稳定性，而岩石地区则适合采用地下连续墙与锚杆支护方式。另外在地下水富集区应着重采取降水措施预防基坑突涌及边坡失稳。要深入分析地质条件，根据工程实际情况选择支护技术，灵活运用多种手段保证基坑施工安全与稳定，为工程建设提供可靠保障。

参考文献

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