深基坑支护结构施工对周边环境影响及变形控制技术

一、引言

在城市化进程加速的背景下，城市土地资源愈发紧张，为了充分利用土地空间，高层建筑和地下空间的开发成为城市建设的重要趋势。深基坑作为高层建筑和地下工程的基础，其规模和深度不断增加。但深基坑支护结构施工涉及到土体开挖、支护结构设置、降水等一系列复杂的作业过程，不可避免地会对周边环境产生影响。这些影响不仅会干扰周边居民的正常生活，还可能引发工程事故，造成巨大的经济损失和社会影响。因此，如何有效控制深基坑支护结构施工对周边环境的影响，确保周边建筑和设施的安全，成为了当前深基坑工程领域亟待解决的关键问题。近年来，随着科技的不断进步，各种新的变形控制技术不断涌现，为深基坑工程的安全施工提供了有力保障。

二、深基坑支护结构施工对周边环境的影响

（一）对周边土体的影响

1、土体水平位移：深基坑开挖过程中，土体原有的平衡状态被打破，坑周土体由于失去侧向支撑，会向基坑内发生水平位移。这种位移的影响范围通常可达坑深的 2-3 倍，严重时会导致周边建筑物基础的稳定性受到威胁。土体水平位移的大小与基坑的开挖深度、支护结构的类型和刚度、土体的性质等因素密切相关。例如，在软土地层中进行深基坑开挖，由于土体的抗剪强度较低，更容易发生较大的水平位移。

2、坑底土体隆起：基坑开挖卸载会导致坑底土体回弹隆起，这是因为坑底土体在开挖前受到上部土体的压力，开挖后压力解除，土体产生回弹变形。坑底土体隆起不仅会影响基底的稳定性，还可能导致周边建筑物的基础产生不均匀沉降，进而影响建筑物的结构安全。隆起的幅度与基坑的尺寸、开挖深度、土体的压缩性等因素有关。一般来说，基坑面积越大、开挖深度越深，坑底土体隆起的现象就越明显。

（二）对周边建筑物的影响

1、结构安全问题：深基坑施工可能导致周边建筑物地基承载力下降，增加建筑物结构安全风险。一方面，基坑开挖引起的土体变形可能会使建筑物基础周围的土体发生松动，降低土体对基础的支撑力；另一方面，地下水位的变化也可能对建筑物地基产生不利影响，如使地基土的抗剪强度降低。此外，施工过程中产生的振动也可能对建筑物结构造成损伤，影响其安全性。

2、使用功能问题：深基坑施工可能导致周边建筑物地下室出现渗水现象，影响地下室的使用功能。同时，施工还可能破坏周边建筑物的地下管道设施，导致供水、排水、燃气等管道受损，影响建筑物的正常使用。另外，施工过程中产生的噪音和振动也会对周边建筑物内居民的生活造成干扰，影响其居住体验。

（三）对周边地下管线的影响

1、管线位移与破裂：深基坑施工过程中，土体的变形和振动可能导致周边地下管线发生位移和破裂。不同类型的管线对变形的承受能力不同，如刚性管线（如铸铁管、钢管）在土体变形较大时容易发生破裂，而柔性管线（如聚乙烯管）则更容易发生位移。地下管线的位移和破裂会影响城市的供水、供电、供气、通信等系统的正常运行，给居民生活带来极大不便，甚至可能引发安全事故。

2、对管线监测与保护的挑战：由于地下管线分布复杂，且部分管线年代久远，资料缺失，在深基坑施工前准确掌握管线的位置和状况存在一定难度。这给管线的监测和保护工作带来了挑战，需要采用先进的探测技术和监测手段，加强对地下管线的保护。

三、深基坑支护结构施工变形控制技术

（一）优化支护结构设计

1、合理选择支护结构类型：根据工程地质、水文地质及周边环境条件，选择合理的基坑支护结构类型。常见的支护结构有排桩支护、地下连续墙支护、土钉墙支护、SMW 工法桩支护等。不同的支护结构具有不同的特点和适用范围，如地下连续墙具有墙体刚度大、对周边地层扰动小等优点，适用于对周边环境要求较高的深基坑工程；土钉墙则适用于土质较好、地下水位较低的基坑工程。在选择支护结构类型时，需要综合考虑各种因素，确保支护结构既能满足基坑的稳定性要求，又能有效控制对周边环境的影响。

2、优化支护结构参数：通过数值模拟分析等手段，对支护结构的参数进行优化设计，如支护桩的直径、间距、长度，地下连续墙的厚度等。合理的支护结构参数可以提高支护结构的承载能力和变形控制能力，减少对周边土体的扰动。例如，增加支护桩的直径和长度可以提高其抗弯刚度，从而更好地抵抗土体的侧压力，减小土体的水平位移。

（二）控制基坑开挖与降水

1、分层分段开挖：采用分层分段开挖的方式，避免一次性开挖深度过大，减少土体的卸载速率，从而减小土体的变形。在每层开挖过程中，应及时设置支护结构和支撑体系，确保基坑的稳定性。同时，合理安排开挖顺序，尽量减少对周边土体的扰动。例如，对于狭长形基坑，可以采用从一端向另一端逐步开挖的方式，避免在基坑中间部位集中开挖。

2、优化降水方案：根据基坑工程特点，制定合理的降水方案，减少对周边地下水位的影响。可以采用止水帷幕与降水相结合的方法，如采用地下连续墙、高压旋喷桩等止水帷幕，将基坑内的地下水与周边地下水隔开，然后在基坑内进行降水，这样可以有效减少降水对周边环境的影响。此外，还可以采用回灌技术，在基坑周边设置回灌井，将抽出的地下水回灌到地下，保持周边地下水位的稳定。

（三）实时监测与反馈

1、建立监测体系：在深基坑施工过程中，建立全面、系统的监测体系，对支护结构的变形、土体的位移、地下水位的变化、周边建筑物和地下管线的变形等进行实时监测。监测项目应根据基坑的规模、深度、周边环境等因素合理确定，监测点的布置应具有代表性，能够准确反映监测对象的变形情况。

2、数据分析与反馈：对监测数据进行及时分析，掌握变形的发展趋势。一旦发现变形异常，应及时采取相应的措施进行调整，如增加支撑、加强支护结构等。通过实时监测与反馈，可以实现对深基坑施工过程的动态控制，确保施工安全和周边环境的稳定。

四、结论

深基坑支护结构施工对周边环境的影响是多方面的，包括对周边土体、建筑物、地下管线及生态环境等的影响，这些影响可能会危及周边建筑和设施的安全，干扰居民的正常生活。为了有效控制深基坑支护结构施工对周边环境的影响，需要采取一系列变形控制技术，如优化支护结构设计、控制基坑开挖与降水、实时监测与反馈、土体加固与保护等。同时，随着科技的不断进步，深基坑支护结构施工变形控制技术也在不断发展，智能化监测与控制技术、绿色环保技术以及多学科交叉融合将成为未来的发展趋势。在深基坑工程实践中，应充分考虑工程的实际情况，综合运用各种变形控制技术，确保深基坑施工的安全、高效进行，最大程度地减少对周边环境的影响。

参考文献

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