建筑工程深基坑支护施工技术优化方式分析
吴杨
中交建筑集团有限公司 北京 100010
建筑工程发展的过程中,深基坑支护施工技术属于重要技术方案,展现出诸多的技术缺陷,继而影响到整个工程的安全性、经济性。对此要能够树立优化意识,建立建筑工程深基坑支护施工技术优化机制,确保可以获得良好的优化效果。
一、当前深基坑支护施工技术存在的问题
深基坑支护工程,是建筑工程中的关键性环节,此环节的安全性、经济性、环保性,都会对整体工程质量产生各种影响。尤其在当前城市化进程加快,地下空间开发复杂度不断提升,使用传统的深基坑支护施工技术,会暴露出诸多的问题,对此必须能够采取优化策略去调整。来详细讲述,在此维度的问题集中体现在:
(一)设计与施工环节衔接问题
深基坑支护工程是多学科交叉的复杂工程,主要牵涉到岩土工程、结构力学、水文地质等,因此要能够让设计与施工协同起来,但是在现实实践中会出现设计与施工脱节的问题。首先,设计阶段对于地质条件的勘察精度不够,让施工期间才发现土层分布、地下水位、软弱夹层的实际情况与设计参数相差很远,继而让施工方案处于频繁调整的状态。其次,设计单位与施工单位在信息传递机制构建方面存在诸多的问题,设计意图不能被施工方所理解,自然不能有效落实下去。一些施工单位为了追求施工进度,会简化支护结构节点构造或者材料规格,比如会采取减少锚索长度、降低混凝土强度等级等手段,由此使得支护体系承载力处于不强的状态,很有可能因此出现安全隐患。
(二)支护结构稳定性不足问题
支护结构失稳,也是深基坑工程比较严重的问题之一,其成因往往比较复杂,造成的后果还是比较严重的。详细来讲述,此维度的问题集中体现在:其一,地质条件复杂区域的支护设计,存在很多的挑战。比如软土地区,传统的悬臂式支护结构,可能会因为插入不足,很容易出现踢脚破坏的情况。如果是岩溶地区,地下空洞有隐蔽性特点,桩基很有可能因此出现不均匀沉降的情况。其二,计算模型与实际工况之间有差异,会让设计方案朝着保守的方向进展或者朝着偏危险的方向进展。一些设计会使用二层平面应变假设,忽视了三维空间效应,这样很容易导致阴阳角部位应力集中问题被忽视。还有,施工质量缺陷,会威胁结构的稳定性,比如地下连续墙施工中接头处理不当,可能会出现渗漏通道的问题。
(三)对周边环境影响的控制难题
深基坑开挖会出现土体卸荷效应,这样很容易对附近建筑物、地下管线、道路造成沉降或者开裂等影响。如果对应的工程处于城市核心区域,基坑边缘距既有建筑仅仅有数米,会出现诸多的难以控制的节点。比如对于某商业综合体工程而言,基坑开挖让相邻地铁隧道水平位移超过预警值,由此被迫暂停施工,不得不采取紧急加固方案。环境影响的控制难点比较多,其集中体现在:其一,地质条件与荷载传递有着复杂性的联系。基坑开挖会打破原来的应力平衡,土体回弹、孔隙水压力变化等,都可能使得周边沉降出现非线性的特点,如果使用传统的经验公式,往往不能精准预测。其二,保护对象多样性与防护措施局限性存在矛盾。老旧管线材质容易腐朽,位置也容易不明,使用常规监测手段,往往不能找到微小的变形节点。对于敏感建筑而言,对于沉降耐受度比较低,此时需要定制化防护方案,但是成本往往处于比较高的状态。其三,施工动态扰动存在不可逆的特点,比如降水作业,会让周边地下水位不断下降,继而引发远处建筑地基沉降,此时即便使用后期回灌手段,还是难以完全恢复到原来的状态。
(四)施工效率与成本控制问题
深基坑支护工程有着工序繁杂、周期长、资源投入大等特点,因此必然会面临效率低下、成本超支等问题。在此期间的问题集中体现在:其一,传统施工工艺效率瓶颈处于相对突出的状态。地下连续墙成槽速度,取决于设备性能。人工修坡、钢筋绑扎等工序,严重依赖劳动力,其质量波动是比较大的;其二,材料浪费和设备限制的问题比较多,支护材料用量,可能会因为设计偏保守或者施工损耗偏高。租赁设备方面,可能会因为工序衔接不顺畅,导致待机时间处于比较长的状态,继而造成对应的经济损失;其三,绿色施工要求来看,有着隐性成本高的特点。基坑降水往往需要设置三级沉淀池、降噪棚等设施,可能会满足环保标准,但是会让设备维护、场地占用费用不断上升[1]。
二、深基坑支护施工技术的优化方式
(一)将信息技术使用到优化环节中去
在深基坑支护施工技术优化期间,还可以发挥信息技术的效能。在此过程中,需要注意的节点有:其一,数字化勘察与设计优化。通过三维地质建模的方式,对地质勘察数据进行整合,由此形成高精度地下岩土体模型,可以为支护结构设计提供可视化的基础参考。其二,可以将基于物联网技术的实时监测系统融入进去,可以动态捕捉基坑变形与受力状态。将云计算平台使用到监测数据分析环节,融入机器学习算法,对于潜在的风险进行预测,这样可以让监测、预警、调控朝着闭环的方向进展。其三,利用有限元软件,对于支护结构进行多工况模拟,分析开挖的顺序、降水的方案、荷载叠加等因素对于稳定性的影响。在此期间,BIM 技术还可以模拟施工进度,看看是否存在工序冲突的情况,由此让机械与人力配置进入到优化的状态[2]。
(二)支护结构形式的创新与优化
传统支护形式,在复杂工况下展现出诸多的局限性,对此采取措施去进行改善:其一,实用新型材料或者复合结构。比如将高强度钢材、纤维增强复合材料、高强混凝土使用进去,这样可以让支护构件的耐久性得以提升;其二,开发组合式支护体系。对于不同地质和环境条件,可以将刚性与柔性复合支护结构方案融入进去;其三,推广预制装配式技术。预制地下连续墙构件、装配式锚杆节点等工厂化产品的使用,可以减少现场湿作业时间,规避质量波动。
(三)施工工艺与流程的优化
在优化施工工艺与流程期间,需要注意的有:其一,关注机械化与自动化升级。对于成槽机、旋挖钻机等大型设备的选型,要保证其与地质条件保持吻合。其二,使用绿色施工技术。对于城市基坑的环保要求,要能够理性看待,并且将封闭式降水与回灌技术融合起来,继而实现地下水位的控制,减少其对于周边建筑的影响。还可以引入噪声抑制装置与扬尘控制系统,使得施工污染得以不断降低。其三,关注工序协同与标准化管理。依靠工序穿插法,对于流程进行优化,比如在土方开挖环节,可以同步进行锚索张拉和喷射混凝土施工,继而缩短间歇时间 [3]。
(四)风险管理与成本控制的协同优化
深基坑工程有着高风险性、成本敏感的特点,由此要建立风险成本动态平衡机制。为此,需要将关注点放在:其一,关注风险分级控制与弹性设计。将模糊综合评价法使用进去,对于基坑风险进行分级,对于不同等级的风险,可以用不同的方案去应对;其二,关注全生命周期成本分析工作的开展。将全生命周期成本分析模型使用进去,综合考虑初期建设成本、运维费用、拆除回收价值;其三,以功能成本比为导向,依靠方案优选筛选的方式,找到最优的方案。
结语
综上所述,作为深基坑支护施工技术而言,在优化期间要树立系统性思维,采取不同的技术管理手段。在此期间,可以将信息技术融入设计环节、监测环节,关注新材料和结构的融入,依靠工艺优化与绿色施工,确保达到降本增效的效果,依靠风险分级与全生命周期分析机制,对于安全与经济目标进行界定。
参考文献
[1] 周永波 , 陈松辉 , 谭智超 , 冉高富 , 唐华冬 . 建筑基坑分坑桩施工技术研究 [J]. 科学技术创新 ,2025,(15):147-150.
[2] 刘玉龙 . 高层住宅建筑工程深基坑支护施工技术 [J]. 居舍 ,2025,(18):34-37.
[3] 焦永胜 . 建筑施工中深基坑支护技术进展 [J]. 石河子科技 ,2025,(03):54-56.