建筑工程中的基坑支护技术研究

引言 : 基坑工程作为地下空间开发的基础环节，其安全性直接关系到周边环境与主体结构的稳定性。据统计，我国城市深基坑工程年施工量已超数十万立方米，支护结构失效导致的工程事故占地下工程事故的 60% 以上。基坑支护技术需应对复杂地质条件、邻近建筑物保护及地下水控制等多重挑战。本文通过系统分析基坑支护技术的分类、设计原则及施工要点，结合典型工程案例，探讨其技术发展趋势，为工程实践提供参考。

一、基坑支护技术分类与适用性分析

1.1 传统支护技术

土钉墙支护：通过钻孔、插筋、注浆设置土钉，并与喷射混凝土面板结合形成重力式挡墙。适用于地下水位以上或降水后的黏性土、粉土层，开挖深度不宜超过 13 米。其优点为施工简便、成本低，但抗侧向变形能力较弱，需配合止水帷幕使用。

排桩支护：采用混凝土灌注桩或预制桩，通过桩顶连系梁形成整体支护结构。适用于软土层或深基坑工程，桩径 0.6-1.2 米，桩长可达 30 米。其优势在于施工灵活、刚度大，但需注意桩间土体稳定性，常需结合锚索或内支撑使用。

地下连续墙支护：通过成槽、钢筋笼吊放及水下混凝土浇筑形成连续墙体，兼具挡土、截水及承重功能。墙体厚度 0.8-1.2 米，深度可达 50 米以上，适用于城市密集区及复杂地质条件。其缺点为造价高、施工周期长，但可通过“两墙合一”技术实现经济性优化。

1.2 新型支护技术

复合土钉墙支护：将土钉墙与预应力锚杆、微型桩等技术结合，突破传统土钉墙的适用范围。在软土层中开挖深度可达 6 米，其他地层中直立开挖深度可达 18 米。其创新点在于通过预应力锚杆提高支护刚度，减少变形，适用于安全等级为一级的基坑工程。

TRD 工法地下连续墙：采用链锯式切割箱横向移动搅拌原位土体，形成等厚度水泥土连续墙。墙厚 0.6-1.2 米，深度可达 60 米，适用于超深基坑及高渗透性地层。其优势在于墙体均匀性好、止水效果显著，但设备成本较高。

逆作法支护：通过自上而下逐层施工地下结构，利用主体结构作为临时支护，减少对周边环境的影响。适用于城市中心区狭窄场地，可缩短工期 30% 以上，但需高精度施工控制。

二、基坑支护设计原则与施工要点

2.1 设计原则

安全性：支护结构设计需严格遵循承载力极限状态与正常使用极限状态双重标准，确保结构在极端工况下的稳定性。具体而言，抗倾覆安全系数应不低于 1.3，抗滑移安全系数不低于 1.2，以抵御侧向土压力、水压力及施工荷载的复合作用。设计过程中需结合地质勘察数据，通过有限元分析等手段模拟支护结构受力状态，优化配筋与截面尺寸，确保安全冗余度满足规范要求。

经济性：通过多方案技术经济比选，平衡支护形式与工程造价的关系。例如，某商业综合体项目针对软土地层特点，采用“地下连续墙 + 内支撑”组合体系，较传统排桩方案减少桩基数量 20% ，缩短工期 15% ，综合造价降低 15% 。设计阶段需充分考虑材料可回收性、施工效率及后期拆除成本，实现全生命周期成本控制。

环保性：优先选用低碳环保材料，推动支护技术绿色化转型。例如，推广装配式钢支撑替代传统木支撑，减少木材消耗 80% 以上；采用可降解土钉锚固剂，降低化学污染风险。施工阶段需制定扬尘、噪声及泥浆排放控制方案，确保废弃物资源化利用率达 90% 以上，实现“零污染”施工目标。

2.2 施工工艺优化

2.2.1 土钉墙施工

成孔工艺：采用螺旋钻或潜孔锤成孔，孔径控制在 70-120 毫米，倾角15° -20^∘ ，确保土钉与土体有效黏结。

注浆参数：注浆压力 0.5-1.0 兆帕，水灰比 0.45-0.55，添加早强剂提升早期强度。

面板施工：喷射混凝土分两次成型，初喷厚度40 毫米，复喷后总厚度 ⩾80 毫米，水泥用量 ⩾400 千克 / 立方米，掺入速凝剂控制回弹率 ⩽15% 。

2.2.2 地下连续墙施工

成槽控制：采用液压抓斗或铣槽机成槽，垂直度偏差 ⩽1/300 ，泥浆比重1.05-1.25 克 / 立方厘米，黏度 25-30 秒，确保槽壁稳定性。

钢筋笼吊装：采用双机抬吊工艺，主吊机与副吊机协同作业，吊点间距 ⩽6 米，设置横向桁架防止吊运变形。

接头处理：采用工字钢或H 型钢接头，接头箱吊放偏差 ⩽10 毫米，确保墙体连续性。

2.2.3 逆作法施工

开挖条件：顶板混凝土强度达设计值的 70% 后，方可分层开挖下层土方，单层开挖深度 ⩽3 米。

立柱连接：临时立柱与工程桩通过植筋（锚固长度 ⩾15 倍钢筋直径）或焊接（焊缝高度 ⩾0.8 倍钢筋直径）连接，承载力检测采用静载试验，合格率需达 100% 。

结构转换：地下结构施工至 ±0.00 标高后，逐步拆除临时支撑，转换过程

需监测支撑轴力变化，确保结构安全。

三、基坑支护监测与风险控制

3.1 监测体系构建

3.1.1 监测项目

地表沉降：沿基坑边缘每15-20 米布设沉降观测点，采用精密水准仪测量，预警值 ⩽3 毫米/ 日，累计沉降 ⩽30 毫米。

支护结构变形：土钉墙水平位移限值为 0.3%H （H 为基坑深度），地下连续墙限值为 0.2%H ，采用测斜管或全站仪监测。

地下水位：降水井水位降幅 ⩽1 米 / 日，通过水位计实时监测，防止突涌及周边建（构）筑物不均匀沉降。

3.1.2 监测频率

基坑开挖阶段：每日监测1 次，重点关注开挖面以下3 米范围内的变形数据。

底板浇筑后：每3 日监测1 次，直至地下结构施工至 ±0.00 标高。

异常工况：遇暴雨、地震或监测数据突变时，加密至每小时 1 次，并启动应急预案。

3.2 风险应急处置

3.2.1 支护结构失稳

应急措施：立即停止开挖，回填反压坡脚，增设临时钢支撑或型钢斜撑，形成封闭受力体系。

案例验证：某地铁站工程在开挖至 12 米时，东侧土钉墙出现 12 毫米 / 日的位移速率，通过袖阀管注浆加固土体（注浆压力 0.8-1.2 兆帕，水泥 - 水玻璃双液浆体积比1:0.5），72 小时内将位移速率控制至0.5 毫米/ 日以下。

3.2.2 渗漏与涌水

小范围渗漏：采用双液注浆工艺，水泥 - 水玻璃体积比 1:0.5，注浆压力0.8-1.2 兆帕，注浆孔间距0.5-1.0 米，形成止水帷幕。

管涌险情：抛填级配砂石袋（粒径5-20 毫米）形成反滤层，厚度 ⩾1.0 米，降低水力梯度；同步启动备用降水井，降低地下水位。

四、工程案例分析

4.1 某超高层住宅基坑工程地质条件：淤泥质黏土层厚15 米，地下水位-2.0 米。

支护方案：采用SMW 工法地下连续墙（墙厚0.8 米，深25 米）+ 三道钢支撑。实施效果：墙体最大侧移 18 毫米，地表沉降 ⩽25 毫米，满足一级基坑变形控制要求。

工期较传统方案缩短20 天，综合造价降低 12% 。

4.2 某地铁车站深基坑工程

工程难点：邻近运营地铁线路，沉降控制要求 ⩽10 毫米。

支护方案：TRD 工法地下连续墙（墙厚1.0 米，深40 米）+ 伺服轴力钢支撑。技术创新：引入智能化监测系统，实时反馈支撑轴力与墙体变形数据。通过BIM 技术模拟施工工况，优化支撑拆除顺序，减少对地铁结构的影响。

结论

基坑支护技术需兼顾安全性、经济性与环保性，通过复合支护体系、新型材料及智能化监测技术的综合应用，可有效应对复杂地质条件与周边环境约束。未来研究应聚焦于支护结构与地下空间的协同设计，以及基于大数据的施工风险动态评估，推动基坑工程向精细化、可持续化方向发展。

参考文献

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