建筑工程深基坑支护的难点与技术对策：基于熵增理论的分析

一、引言

城市化加速，建筑规模和高度不断提升，深基坑工程应用愈发广泛。深基坑支护作为基础施工核心，直接关系建筑稳定与安全。但实际施工中面临诸多挑战。熵增理论源于热力学，后拓展到多领域，本质是揭示系统从有序到无序的发展趋势。将其引入深基坑支护研究，为理解施工难题、解决实际问题提供新视角。

二、建筑工程深基坑支护的特点

2.1 复杂性

施工受地质、环境、工艺等因素共同影响。不同地质条件下的地基特性各异，需因地制宜制定支护方案，同时要兼顾周边建筑、管线和道路等，多元因素相互作用，增大施工不确定性，使系统熵值上升。

2.2 临时性

支护目的是保障基础施工安全，完工后使命完成。设计施工主要考虑施工期荷载工况，对耐久性要求低，可采用临时支护结构与方法，资源调配和时间限制易致施工系统混乱度增加，类似熵增。

2.3 风险性

地质不确定性可能引发涌水、塌方等事故，威胁施工进度、质量及周边安全。支护设计或施工不当会导致结构失稳，风险因素使施工系统熵值升高，处于无序状态。

2.4 区域性

不同地区地质和工程环境有别，支护技术应用存在差异。软土地基需刚度大的支护结构，岩石地基支护结构则相对简单，区域环境促使施工系统形成不同状态，熵值相应变化。

三、建筑工程深基坑支护的难点分析：基于熵增理论

3.1 地质条件复杂引发的熵增

（1）土体性质差异

软土高压缩、低强度、高含水，砂土强透水、低抗剪，不同土体性质增加深基坑支护难度。从熵增看，其多样与不确定性让施工变量增多、无序度上升、熵值增大，像软土开挖易变形沉降，需复杂支护 。

（2）地下水位变化

地下水位高时基坑开挖要降水，不然会致坑底土体隆起、边坡失稳。但降水可能引发周边地面沉降，损坏相邻建筑和管线，水位波动还影响土体力学性质与支护受力。这种不确定性干扰输入无序能量，使系统熵增、稳定性降低。

（3）地质构造影响

断层、褶皱等破坏地层连续和稳定，加大支护难度。断层附近土体力学性质变化大，易岩体破碎、涌水，需特殊支护。地质构造复杂带来更多未知，增大熵值，提高施工难度和风险。

3.2 周边环境影响导致的熵增

（1）相邻建筑物

基坑开挖让周边土体变形，给相邻建筑基础带来附加应力，可能使建筑出现裂缝、倾斜。同时，相邻建筑限制施工空间和支护变形范围，增加设计难度，施工系统与周边建筑关系复杂，无序性和熵值上升。

（2）地下管线

地下管线分布复杂，施工损坏会影响城市运行。施工前虽调查并保护，但位置难精准掌握，存在风险，不确定性加剧施工混乱，导致熵增。

（3）道路交通

基坑施工占道路空间，干扰车辆进出，易造成拥堵。虽能规划场地、路线并疏导交通，但受场地和流量限制，难避免影响，施工与交通相互干扰使外部环境复杂，熵值增大。

3.3 施工技术要求高带来的熵增

设计深基坑支护结构，要综合考虑地质、周边环境、基坑深度、开挖方式等。因素多，过程复杂，需设计师经验丰富、专业强。设计不合理，支护就无法满足工程需求，增加施工风险，让设计熵值增加，难以有序。

土方开挖方式和顺序，对基坑及支护结构影响大。开挖太快或顺序错，会导致边坡失稳、支护变形。施工得按设计分层分段开挖，及时支护并控制土体扰动。但实际中，人为、设备故障等常让开挖偏离方案，加大施工无序度，提升熵值。

四、建筑工程深基坑支护的技术对策：基于熵减原理

4.1 做好地质勘察工作以降低熵值

深基坑支护开工前，综合运用钻探、物探等方法，全面了解地层、土体、水位、地质构造等条件，获取精准数据，为支护设计提供依据，减少地质因素导致的不确定性和熵增。比如，掌握土体参数能优化支护设计。

同时，深入分析数据，结合经验和规范判断场地地质特征，预估开挖问题并制定预防措施，减少施工盲目性，降低施工系统的无序程度，实现熵减。

4.2 合理设计支护结构实现熵减

综合地质条件、周边环境、基坑深度等因素，权衡各类支护结构优缺点，选出最经济合理的方案。像浅且周边开阔的基坑，用放坡开挖结合土钉墙支护；深且周边复杂的基坑，采用地下连续墙或排桩加锚杆支护。合理选型让施工系统更有序，降低熵值。

确定支护类型后，利用先进计算方法和软件优化尺寸、间距、入土深度、锚杆长度及间距等设计参数。这样既能在保障安全时降低造价，又能提升支护结构稳定性与可靠性，使施工系统趋向有序，实现熵减。4.3 加强施工过程管理促进熵减

施工时，严格依设计和规范土方开挖，遵循分层、分段、对称、均衡原则，把控开挖速度和顺序，防止超挖、欠挖，及时支护加固开挖面，减少土体扰动对基坑稳定性的影响，让施工更有序，降低系统熵值。

同时，建立完善质量管理体系，严控施工质量。严管原材料质量，确保符合要求和标准，把控施工工艺，规范施工操作，重点监控关键工序和重要部位，及时处理质量问题，减少施工不确定性和错误，实现施工系统熵减。

4.4 应对周边环境影响的措施以减少熵增

（1）保护相邻建筑物

施工前详细调查评估相邻建筑物的结构形式、基础类型和现状，制定相应保护措施，如加固、设置隔离桩或地下连续墙等。施工中加强对相邻建筑物的监测，及时发现和处理问题。通过这些措施，减少基坑开挖对相邻建筑物的影响，降低施工系统与周边环境相互作用的无序性，减少熵增。

（2）保护地下管线

施工前详细调查地下管线分布情况，与相关部门沟通获取准确信息。根据管线位置和埋深，采用人工开挖、悬吊保护、迁移等方法确保管线安全。施工中一旦发现管线异常，立即停止施工并处理。保护地下管线的措施能够减少施工过程中的风险和不确定性，降低施工系统的熵增。

（3）减少对道路交通的影响

合理规划施工场地和施工车辆行驶路线，减少对周边道路交通的占用和干扰。在施工区域设置明显交通标志和警示设施，合理安排施工时间，避免交通高峰期大型设备进出和材料运输。与交通管理部门密切配合做好交通疏导工作。这些措施能够降低施工与交通之间的相互干扰，减少施工系统的熵增。

五、实际案例分析

5.1 工程概况

某城市中心区域的商业综合体项目，总建筑面积约 20 万平方米，地下 3 层，基坑深度 15 米。场地周边环境复杂，东侧紧邻一座 20 层的写字楼，两者间距仅 5 米；南侧为城市主干道，地下管线密集，包括供水、排水、燃气和电力管线；场地地质条件为上部为杂填土，厚度约 2 米，其下为深厚的软土层，地下水位较高，距离地面约 1.5米。

5.2 难点分析：熵增视角

地质上，软土特性与高水位增加不确定性，提升系统熵值。周边环境中，写字楼、管线、交通与施工相互作用复杂，加大无序性和熵值。施工技术方面，支护设计、土方开挖、施工监测复杂且要求高，加剧不确定性与混乱，推动熵值上升。

5.3 技术对策实施：熵减实践

用多种勘察掌握地质，给设计提供数据，降低熵增。选地下连续墙结合内支撑支护并优化参数，实现熵减。规范土方开挖，控速、序并及时支护，减少无序。对写字楼设隔离桩监测，保护管线，规划场地和交通，降低干扰与熵增。完善监测体系，依数据调参数，维持施工有序，达成熵减。

六、结语

熵增理论为深基坑支护难点解析提供新思路，基于熵减的技术对策有效解决问题，经实例验证可降熵保安全质量。未来需深入研究该理论应用，完善对策迎接工程挑战、促进行业发展。