城市复杂环境下建筑基坑支护施工技术与风险控制

城市更新与扩张推动地下工程迅猛发展，基坑支护作为基础施工的重要环节，直接关系到工程质量与城市运行安全。在空间受限、地质复杂、管线密集的背景下，传统的施工技术与管理手段面临诸多局限，亟需创新与改进。尤其是在老城区或地铁枢纽区域，施工容错空间小、环境敏感性高，对基坑支护的结构合理性、施工可控性和风险预判能力提出更高要求，迫切需要系统集成先进技术手段，构建科学、安全、高效的支护体系。

一、城市复杂环境对基坑支护施工的影响

（一）城市复杂环境的主要特征

城市复杂环境主要表现为施工空间极为有限、地下构筑物密集、地质条件变化复杂和施工扰动敏感性高。建筑密集区中，基坑周边常紧邻地铁、道路、地下通道或旧有建筑物，对施工扰动控制提出极高要求，任何沉降或震动都可能造成不可逆的结构破坏。同时，地下管线如供水、燃气、电力、通信、污水等纵横交错，稍有疏忽易发生误伤事故。地质方面，软弱粘土、填土、杂填层和高水位地层普遍存在，不均匀沉降、突涌、渗流等问题频发，常规支护方案难以直接套用。此外，施工区域往往面临交通导改限制、夜间施工禁令、周边扰民控制等外部环境因素，对施工组织和技术实施形成复杂制约。

（二）复杂环境下基坑施工面临的挑战

城市复杂环境导致基坑施工在多个环节中面临巨大挑战。首先，场地狭小限制大型机械设备进场，需采取小型化施工设备或人工辅助手段，显著降低施工效率。其次，地质条件的非均质性、浅层回填土和深层软土并存，使支护桩布置、锚固深度等设计需不断调整。再者，在高地下水位地区，基坑底部稳定性受到考验，常需通过深井降水与止水帷幕联合控制。与此同时，周边建筑沉降控制成为重点，《建筑基坑支护技术规范》（JGJ 120-2012）明确规定，当基坑紧邻既有建筑时，沉降控制值不应超过 20mm ，这对支护结构刚度和施工精度提出严苛要求。最终，施工期间需全程监测，及时调整设计参数以应对突发地质或施工扰动，确保施工与安全平衡。

二、基坑支护施工主要技术方法及适用性分析

（一）常用基坑支护结构形式

城市基坑工程中，常用支护结构形式包括重力式、悬臂式排桩、锚杆支护、地下连续墙及内支撑系统等。重力式结构依靠自身重量抵抗土压力，适用于基坑深度不超过 4m 的小型工程，构件可采用浆砌片石、素混凝土或 C20 混凝土砌体。悬臂式排桩适用于 4～6m 的中型基坑，桩型包括钻孔灌注桩和钢板桩，桩长设计需满足嵌固深度不小于基坑深度的 1/2，常采用 600～800mm 直径的 C30 混凝土灌注桩 [1]。锚杆支护适用于中深基坑，常结合喷锚、钢筋网片施工，锚杆选用 HRB400 钢筋或 Φ15.2 钢绞线，注浆强度不低于 20MPa。地下连续墙支护广泛用于深基坑工程，一般厚度 600～1000mm ，埋深达 35m 以上，采用 C40 混凝土与双层钢筋笼构筑，具有良好的止水与支护性能。内支撑系统则主要用于无法布置锚杆的区域，常采用 Q345 钢材制作的 $\$ 609 \times123,456$ 钢管，通过油压千斤顶进行预应力张拉，可提供轴力达 $3 0 0 0 \mathrm { k N }$ 以上。

（二）施工技术适应性分析

复杂环境下不同支护结构的适用性需结合地质、周边荷载与施工工艺多方面考虑。在软土地层中，悬臂式排桩抗弯刚度不足，常需设置一道或多道锚杆或钢支撑提高刚度；若遇高地下水位环境，应结合三轴水泥搅拌桩形成止水帷幕，同时进行深井或管井降水，控制水头差以防突涌。空间狭小地段适宜采用 SMW 工法，即水泥土搅拌墙内插 H 型钢形成复合支护体系，兼具抗弯与止水性能，可替代传统排桩 + 锚杆方案。若需大幅降低扰动，可使用 TRD（深层切削搅拌）技术，利用链式刀轮切割成槽后注浆，特别适用于软弱地层与老旧建筑密集区。

（三）新型与智能支护施工技术探讨

随着施工技术发展，新型支护与智能系统在城市基坑中逐渐推广。在结构方面，装配式支护体系通过预制钢构件拼装构成内支撑或围护，可显著缩短工期并提高精度[2]。材料方面，采用绿色高性能混凝土（如C50 纤维增强混凝土）、高强钢筋（如HRB600）与高性能注浆材料（如改性硅酸盐浆液），提高结构耐久性与抗腐蚀能力。在信息化方面，BIM 三维建模用于支护结构碰撞分析与空间布置优化，结合施工仿真提升技术精度与协调效率。智能监测系统结合 GNSS、MEMS 与光纤传感器，实现对基坑变形、支撑应力、水位变化的全天候实时监控。

三、基坑支护施工的风险类型与控制对策

（一）风险类型分类

城市基坑工程的风险主要包括地质与水文风险、结构安全风险、环境扰动风险、地下管线风险及管理协调风险等几大类。地质风险来源于地层软弱夹杂、地基不均匀沉降、渗流破坏及突涌；结构风险涉及围护结构刚度不足、锚杆拉力失效、支撑失稳等问题；环境扰动风险表现为邻近建筑沉降、道路裂缝、交通中断等；地下管线一旦受扰易造成燃气、电力、通信系统瘫痪，造成二次灾害；管理风险主要来自施工组织不协调、方案变更未同步、信息传递滞后等[3]。

（二）典型事故案例分析

以某城市大型地下车站工程为例，因支护设计未考虑地铁隧道的附加荷载，导致邻近地铁发生最大 0.8cm 沉降，引发运营预警。另一工程中，因未准确掌握场区地下污水管道位置，在开挖过程中误触断裂，造成大量污水涌入基坑，引发支护桩局部倾斜、钢支撑内力超限，被迫停工 7 天修复。此外，在老城区住宅基坑项目中，支护桩与周边建筑基础相距不足 lm ，开挖过程中产生过量沉降，最终需加设格构钢支撑与注浆加固才得以控制。

（三）风险控制策略与措施

为有效应对施工风险，应建立全过程风险控制体系。设计阶段需基于高密度勘探数据开展地质建模，运用 FLAC3D、MIDAS 等有限元软件模拟支护响应，优化结构布置与参数设计。施工阶段推行信息化监测系统，对桩顶水平位移、周边沉降、锚杆轴力、地下水位等参数实时监控，设置报警值，如桩顶水平位移 >25mm 、沉降速率 >2mm/d 即触发报警。同时，制定分级响应机制与多方应急预案，联合施工单位、监理、设计与政府部门协同处理突发事件。加强施工工序控制与工人安全培训，确保现场管理规范化、标准化，是保障城市基坑工程安全的关键。

总结：城市复杂环境下的建筑基坑支护施工面临多重挑战，涵盖地质条件、施工空间、周边环境及地下设施等多个方面。合理选择支护结构形式、优化施工技术手段，并引入信息化与智能监测系统，是提高施工安全性和效率的关键。通过典型案例可见，支护设计与风险控制必须贯穿项目全生命周期，强调前期精细勘察、中期精准施工与后期动态监测的有机结合。

参考文献

[1] 陈枭靖 , 薛甲伟 . 复杂环境下建筑深基坑支护施工技术研究[J]. 城市建筑 ,2022,(S1):60-62.

[2] 张成伟 . 复杂地质环境下建筑工程深基坑支护施工技术研究[J]. 工程机械与维修 ,2024,(06):83-85.

[3] 潘磊 . 软弱土层基坑支护技术与施工风险控制研究 [J]. 散装水泥 ,2024,(01):93-95.

作者简介: 文磊（1989.11），性别：男，民族: 汉，籍贯: 河南，学历：大专，研究方向：建筑施工技术