建筑施工中深基坑支护技术进展

引言

随着我国城市化进程的持续加速，高层建筑与地下空间开发项目日益增多，深基坑工程规模不断扩大、深度不断增加。深基坑支护技术作为保障基坑稳定、周边环境安全及主体结构施工顺利进行的核心技术，其发展水平直接影响建筑工程的安全性、经济性与可持续性。从早期的钢板桩支护到如今融合数字化、智能化技术的新型支护体系，深基坑支护技术历经多次变革与创新。

一、建筑施工深基坑支护技术相关理论基础

1.1 深基坑支护基本概念与作用

所谓深基坑支护即为确保深基坑施工，主体地下结构的安全，以及周边环境不遭破坏而实施的支挡，加固，保护与地下水控制等系统措施。建筑施工企业只要基坑开挖深度达到一定标准，或者虽然没超过5 米，但是却比较复杂，周围的地下管线和建筑较多等，都需要进行支护施工。该方法施工的目的一方面是支挡土体的侧向压力和地下水压力，防止发生基坑坍塌；另一方面控制基坑变形，防止过大位移影响周围环境的安全；此外提供一个稳定的地下结构施工空间，确保施工人员安全，有利于施工顺利进行。深基坑支护的施工，关系到工程成败，一旦支护失败，可能导致建筑出现倾斜，地下管线破裂等情况。

1.2 相关理论基础

深基坑支护理论的发展以土力学理论为基础，土压力计算理论分析支护结构所承受的土压力，为结构设计提供荷载；土体的抗剪强度理论分析土体的稳定性，判定基坑边坡是否可能发生滑动；结构力学分析理论通过支护结构计算，将支护桩、地下连续墙等转化为梁、板、柱等力学模型，通过求弯矩、剪力、位移的分析判断支护结构安全性。

1.3 深基坑支护技术评价指标

正确评价深基坑支护技术有以下几个方面：安全性指标，即支护结构的抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性、对邻近环境的变形控制；经济指标，即采用此种支护方法所需材料费用、工程费用及工期费用，成本费用较低；可操作性指标，即该方法施工的难度、难度系数、支护所需设备及使用工艺的难易程度，是否可以在施工现场进行方便快捷的操作施工，降低对工期的影响；可环保性指标，即对施工造成的环境污染情况，是否会对邻近建筑物产生较大的噪声、振动及地下水、土的质量造成大的危害，是否在可重复利用的材料等方面；对支护方法本身的安全稳定性有很高的要求。

二、建筑施工深基坑支护技术发展历程

2.1 传统支护技术阶段

传统深基坑施工主要采用钢板桩、钢筋混凝土板桩支护等，钢板桩由带有锁口的型钢组成，借助相互咬合而成的连续墙体来维护基坑稳定，施工方便，可重复利用，刚度较小，适用于较浅的基坑；钢筋混凝土板桩即制作成钢筋混凝土桩后再在基坑边缘插入，钢筋混凝土板桩刚度大，耐久性好，但较重，施工困难，拔除不便于使用；重力式挡土墙依赖其自身重量平衡土压力，通常采用水泥土搅拌桩或旋喷桩等，多用于软土地基土方，墙体厚，占有面积多。

2.2 现代支护技术发展

近年来随着建筑工程水平的提高，深基坑支护技术已出现了排桩支护、地下连续墙、土钉墙支护技术等新型深基坑支护技术，如桩墙支护结构中采用的排桩支护技术，使用桩的种类包括钻孔灌注桩、挖孔桩等，通过桩组成的桩排支护，加上冠梁与支撑共同支护而成，该技术广泛应用于支护方式当中，而且支护技术可以结合工程的实际地理条件确定桩径以及排桩的间距。

2.3 智能化与绿色化技术萌芽

近年，智能化、绿色化等成为深基坑支护的新理念。智能化是指施工过程的监测与控制，例如以传感器对基坑工程进行实时监测、施加传感器的同时运用物联网以及云计算实现远程监控和智能监控；BIM 技术指支护结构的三维设计和施工模拟、优化支护设计方案和施工工艺；绿色化技术则更注重材料以及施工工艺的创新，例如可回收钢支撑体系减少资源损耗，生态注浆材料减少环境污染、装配式支护构件减少现场施工周期、扬尘和噪声。

三、建筑施工深基坑支护技术最新进展

3.1 新型支护结构与材料应用

结构、材料方面出现新的支护结构如装配式预应力鱼腹梁钢支撑，可模块化安装和拆除，支护受力均匀，可重复使用，节约材料；超高性能混凝土（UHPC）支护构件具有高强度、高耐久性、高韧性特点，能够减小支护构件截面尺寸，增大支护构件的平面使用面积，UHPC 支护构件正在广泛应用；纳米改性水泥基材料提高了注浆加固效果，新型高分子止水材料提升了止水效果，生物降解的材料也是为了将支护材料绿色化的一种途径，采用这些结构和材料，是深基坑支护的发展趋势之一。

3.2 数字化与智能化技术融合

对于深基坑支护全过程，数字化和智能化手段越来越多被应用于施工过程，不仅对深基坑支护工程全过程进行分析，还为合理施工提供了数据支撑。在施工之前，可以通过大数据和机器学习人工智能平台的智能支护设计，依据不同的地质环境和周边环境因素自动生成有效的支护设计方式；在施工过程中，结合无人机飞检技术和三维激光扫描技术对基坑施工现场的视频进行快速采集和建模，经过智能三维激光扫描技术进行模型建立，且通过人工智能计算将基坑结构当前所发生的变化进行分析、判断，借助人工智能算法监测反馈系统，提供更加智能的判断，自动对施工过程当中的相关数据进行分析，并采用大数据和人工智能算法模型预测的变形数据和变化规律进行判断并提前作出预警；在施工之后采用数字孪生技术进行应用，构建基坑施工全生命模型和全生命管理应用，将前期产生的问题对支护的质量情况进行监测，并提供后期维护和评价分析的基础。

3.3 多技术协同与创新工法

深基坑工程是组合多技术共同施用，如桩—锚—撑联合支护技术、桩—盖挖法，逆做法等，打破常规支护流程的工法，力争多地段并行施工、缩短施工时间、减少对周围环境的干扰，还有基坑降水与支护一体化技术、基坑微扰动施工技术等，这些协同、创新的施工方法和技术使深基坑的综合利用率更高。

结语

建筑施工深基坑支护技术历经从传统到现代、从单一到智能的演变，在结构创新、材料升级与技术融合方面取得显著进展。然而，面对复杂地质条件、严苛环境要求与高标准建设需求，技术发展仍需持续突破。未来，深基坑支护技术将朝着智能化、绿色化、精细化方向深化，通过多学科交叉与产学研协同创新，为建筑工程的安全与可持续发展提供更强有力的支撑。

参考文献

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