土建施工中深基坑支护技术的发展与创新

土建施工中深基坑支护技术的发展与创新

冯斌龙

陕西建工安装集团有限公司 陕西省西安市 710068

摘要

土建施工中的深基坑支护技术是保证工程安全、控制地面沉降、防止坍塌的关键技术。本文首先对深基坑支护技术进行了概述，阐述了其在土建施工中的重要地位和作用。接着，详尽分析了传统深基坑支护技术，如重力式挡墙、土钉墙、水泥土墙等，对其优缺点进行了深入评价，指出其在实际应用中存在的问题，如施工复杂、成本较高、环保性不足等。针对传统方法的局限，我们进一步探讨了现代深基坑支护新技术，如地下连续墙、微型桩、预应力锚杆等。这些技术在强度、稳定性、环保性能以及施工效率上都有显著提升，部分技术还能实现绿色施工，符合现代工程的可持续发展需求。

关键词：深基坑支护；技术发展；创新应用；土建施工；绿色施工

1、土建施工中基坑支护技术概述

土建施工中基坑支护技术的演进，从传统到现代，从单一到多元化，始终围绕着工程安全、经济性和环保性的核心目标。未来，随着科技的持续进步和行业需求的不断提升，深基坑支护技术将不断优化，以实现更大程度的智能化、绿色化，为城市地下空间的高效利用和土建工程的可持续发展提供更有力的保障。

2 传统深基坑支护技术分析与评价

桩基支护技术是深基坑支护领域中一种广泛应用的传统方法，通过在基坑周围或内部打入预制桩或现浇桩，形成连续的或间隔的桩列，以提供侧向支撑，对抗基坑内外的土体压力。桩基支护技术主要包括单排桩、双排桩、桩锚式支护、桩撑式支护和“桩墙合一”等类型。

单排桩支护是最基本的形式，通过单列桩提供侧向支承，适用于基坑深度不大、周边环境要求不高的项目。然而，单排桩支护的稳定性相对较弱，尤其在深基坑或软土地基条件下，可能需要增大桩距或采用更复杂的支护结构。

双排桩支护在单排桩的基础上增加了一排桩，形成内外两排桩的结构，显著提高了支护的稳定性，尤其适用于深基坑和承载力要求较高的项目。双排桩支护能有效抵抗土压力，同时减小了单排桩支护中可能存在的应力集中问题。

桩锚式支护和桩撑式支护是结合了桩基支护与锚杆技术的创新方案。桩锚式支护通过在桩顶设置锚头，将桩与基坑底部的锚固结构相连，形成一个稳定的三维受力体系，提升支护的整体性。桩撑式支护则在桩间设置撑杆，增强桩列的横向稳定性，尤其适用于软土地基中防止坑壁侧移。

“桩墙合一”技术是将桩与地下连续墙或土钉墙合为一体，利用桩的强度和连续墙的封闭性，既增加了侧向支撑，又增强了防渗性能，尤其适用于地下水位高、防渗要求严格的深基坑工程。

桩基支护技术的优点包括：结构稳定，施工经验丰富，适应性强，尤其对各种地基条件有良好的适应性。然而，其缺点也不容忽视，如施工过程中可能对周边环境产生振动，噪声和土体扰动，且成本相对较高，尤其是在地质条件复杂或地下水位高的情况下，施工难度和费用会进一步增加。

尽管传统桩基支护技术在深基坑支护中仍占有一席之地，但在现代土建工程中，随着新材料、新工艺的引入以及环保意识的提升，更多高效、环保的支护技术如地下连续墙和微型桩被广泛应用。这些新型技术逐渐替代了部分传统桩基支护，展现出更加优异的性能和更低的环境影响。

3 现代深基坑支护新技术探讨

3.1 深基坑支护监测技术

深基坑支护监测技术作为深基坑工程管理的重要组成部分，对于确保施工安全、预防事故的发生以及优化施工方案具有至关重要的作用。随着现代信息技术的广泛应用，监测技术在深基坑支护中的角色日益凸显，从传统的人工测量到自动化、智能化的监测系统，其精度、实时性和预警能力得到了显著提升。

监测技术主要包括土体变形监测、地下水位监测、支护结构应力监测和周边环境监测。土体变形监测主要通过设置沉降观测点，运用精密水准仪、全球定位系统（GPS）或地面雷达（GPR）等设备，实时获取土体的水平位移、垂直沉降等数据，以评估基坑稳定性。地下水位监测则关注地下水位的变化，以防止地下水位下降引发的地面沉降和基坑侧壁失稳，通常使用水位计、地下水位遥感设备进行测量。

支护结构应力监测主要通过对支护结构（如地下连续墙、土钉墙等）的应力和应变进行实时监控，以确保其在允许范围内工作。这通常通过预埋的应力计、应变计或光纤光栅传感器等设备实现。这些设备能够提供实时的结构应力数据，以便于及时调整施工策略，预防结构破坏。

周边环境监测则着重于评估基坑支护对周围建筑物、地下管线和道路的影响。通过对这些对象的沉降、倾斜、裂缝等进行监测，可以及时发现可能的结构损伤，采取纠偏措施，防止次生灾害的发生。现代监测技术如无人机航拍、倾斜仪、激光扫描等，能够提供快速、全面的周围环境信息，为决策提供依据。

深基坑支护监测技术的整合和信息化是未来的发展趋势。通过建立监测数据的集成平台，可以实时收集、处理并分析各种监测数据，实现数据的可视化，为工程管理人员提供直观的决策支持。此外，云计算和人工智能技术的引入，使得监测数据的分析和预警能力进一步提高，可实现智能化的预警系统，对可能的危险情况提前发出警报，以降低事故风险。

深基坑支护监测技术的进步不仅提高了工程的安全性，也提升了施工效率。通过不断优化监测方法，结合最新的科技手段，深基坑支护监测将成为推动深基坑支护技术智能化、绿色化发展的重要驱动力。未来，随着监测技术的持续创新，深基坑支护工程将更加精细化、高效，为城市地下空间的开发利用提供更加有力的保障。

3.2 新型支护材料应用

随着深基坑支护技术的演进，新型支护材料的开发与应用成为推动行业进步的重要因素。这些材料不仅强化了支护结构的性能，还提升了施工效率，降低了环境影响，体现了深基坑支护技术的绿色化和高效化趋势。

高性能混凝土在深基坑支护中扮演了关键角色。其高抗压强度、抗渗性以及良好的耐久性，使得用于地下连续墙、微型桩等结构的混凝土能够承受极端的土压力，同时减少渗水，保护结构免受侵蚀。此外，高性能混凝土的轻量化特性也有助于减轻基坑荷载，降低施工难度。

预应力材料的引入显著增强了支护结构的稳定性和承载能力。预应力锚杆和预应力钢管混凝土桁架围护桩墙在深基坑支护中得到广泛应用，通过预加应力的方式，预先抵消部分土压力，保证了结构的长期稳定。预应力技术的应用大大提高了支护结构的效率，减少了传统支护方法中的冗余结构。

再者，轻质高强的复合材料，如纤维增强复合材料（FRP），在土钉墙和微型桩中得到了创新性应用。这些材料具有出色的抗拉强度和耐腐蚀性，使得支护结构在轻量化的同时，保持了足够的强度。复合材料的应用还有助于减少施工过程中的噪声和振动，降低对周围环境的影响。

生态环保的新型材料，如生物降解的土工布和可回收的钢材，被用于土钉墙和地下连续墙的构建。这些材料在提供支撑的同时，减少了施工过程中的废弃物，体现了绿色施工的理念。例如，使用生物降解材料的临时支护系统，能够在工程完成后自然降解，减少了对环境的长期影响。

4 结论与展望

随着科学技术的飞速发展，深基坑支护技术已从传统方法向多元化、智能化和绿色化迈进，有力地确保了土建施工的安全和效率，满足了现代城市地下空间高效利用的需求。从重力式挡墙、土钉墙、水泥土墙等传统技术，到地下连续墙、微型桩、预应力锚杆等现代技术，不断的技术创新和新材料应用极大地提升了支护结构的性能，降低了工程成本，减少了对环境的影响。

参考文献

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