深基坑支護技術在巖土工程施工中的應用探析

于 逸

（江蘇省巖土工程公司，江蘇 南京 210019）

巖土工程中，深基坑支護技術是一項至關重要的工作。無論是在城市建設、地鐵施工、地下停車場建設還是其他地下工程項目中，深基坑都是不可或缺的一部分。深基坑支護技術的選擇和實施需要工程師充分了解地下環境、巖土性質和施工要求。深基坑支護技術旨在確保地下空間的安全、穩定和高效開挖，同時減少對周邊環境和結構的不利影響。

1 深基坑支護技術類型

1.1 土方支護

土方支護是應用廣泛的深基坑支護技術，特別適用于軟土和粉土地質條件。它包括使用支撐樁、支撐墻和其他支護結構，以確保坑壁的穩定性。這些支護結構通常由混凝土、鋼材或木材構建，提供了可靠的支持，防止土體坍塌和地下空間坍塌。土方支護技術相對經濟，適用于一般的基坑工程[1]。

1.2 墻體支護

墻體支護是一種用于支撐深基坑周邊土壤和土石的技術，通常包括臨時或永久性的支護墻。這些墻壁的建造可以采用多種材料，如混凝土、鋼材和土工布。墻體支護提供了有效的支持，防止坑壁坍塌，這種技術適用于不同的地質條件，可根據工程需求進行選擇。

1.3 地下連續墻

地下連續墻是一種常見的支護結構，適用于較軟的土壤和巖石地質條件。這些墻壁由混凝土或鋼構成，通常在深基坑周邊建造，提供臨時或永久性的支持，以防止土體坍塌，地下連續墻在深基坑工程中具有廣泛的應用。

1.4 土釘支護

土釘支護是一種出色的深基坑支護技術，特別適用于堅硬土壤和巖石地質條件的工程項目。這項技術的主要特點是在坑壁上鉆孔，然后插入鋼制或玻璃纖維增強材料制成的土釘，最后用混凝土封固。土釘支護有效地增強了坑壁的穩定性，尤其適用于那些地質條件均勻、巖土質地堅硬的區域。土釘的鉆孔和封固過程使得坑壁能夠抵御土壤和水壓的壓力，從而確保工程的穩定性。土釘支護適用于各種巖土條件，特別是巖石地質，這使得它在道路、橋梁、壩體、隧道等工程中得到廣泛應用。與其他支護技術相比，土釘支護具有較大的施工靈活性。土釘的長度和間距可以根據具體的工程需求進行調整，以滿足不同的設計要求[2]。土釘支護通常可以在較短的時間內完成，這對需要快速完成工程項目的情況特別有益。與其他深基坑支護技術相比，土釘支護通常產生較低的振動和噪聲水平，減少了對周圍環境和附近建筑物的干擾。

1.5 土體攪拌樁

土體攪拌樁是一項重要的深基坑支護技術，特別適用于較軟土壤和填土地質條件的工程項目。這種技術的主要特點是在坑內使用旋轉鉆機將混凝土攪拌樁插入地下，形成堅實的支護結構。土體攪拌樁的主要目的是為坑壁提供堅固的支護，這些樁不僅可以抵御坑壁的坍塌，還能夠承受土壤和水壓的作用。土體攪拌樁適用于各種較軟土壤和填土地質條件，包括黏土、砂土和淤泥，這使得它成為多種工程項目的理想選擇。土體攪拌樁通常可以在較短的時間內完成，因此在需要快速提供支撐的工程項目中特別有用，有助于加快工程進度。與其他深基坑支護方法相比，土體攪拌樁通常產生較低的振動和噪聲水平，減少了對周圍環境和附近建筑物的干擾。由于施工速度較快，土體攪拌樁通常在經濟上具有競爭力。此外，它們減少了施工過程中的風險，從而降低了成本[3]。

1.6 基坑降排水

基坑降排水技術在深基坑工程中的應用至關重要，特別是在高地下水位地區。深基坑的施工需要保持坑底相對干燥，以確保工程的穩定性和安全性。地下水位上升可能導致坑底涌水，使施工難以進行，并可能引發坑壁的不穩定。基坑降排水可以降低地下水位，確保在深基坑施工期間堅持在可接受的水平，可以減輕坑底涌水的風險，保持施工區域相對干燥。基坑降排水可以將坑底水排出，使其保持相對干燥，這對于深基坑施工中的基礎安裝、混凝土澆筑等任務至關重要。通過減少地下水的作用，基坑降排水可以降低坑壁受到的水壓，有助于保持坑壁的穩定性。基坑降排水技術有助于提供一個相對干燥和安全的施工環境，減少工程延誤和降低施工風險。通過控制地下水位，基坑降排水技術有助于確保深基坑工程的長期穩定性和可持續性，減少了未來可能出現的地下水相關問題。

2 深基坑支護設計原則

2.1 地質調查和勘探

地質情況對深基坑支護設計至關重要，詳盡的地質調查和勘探可以提供有關巖土條件、地下水位和潛在地質風險的關鍵信息。工程師必須了解地下環境，以采取相應的支護措施，降低風險并確保工程的長期穩定性。

2.2 支護結構選擇

不同類型的支護結構適用于不同的巖土條件和地下空間要求。工程師必須在考慮地質條件的基礎上選擇適當的支護結構，如土方支護、墻體支護或者其他支護方式，正確選擇支護結構有助于提高工程的效率和穩定性。

2.3 考慮地下水

地下水是深基坑支護設計的關鍵因素。管理地下水對于避免水壓對坑壁的不利影響至關重要。這包括采取排水和防水措施，以確保地下水不會對工程造成損害，對地下水的合理管理有助于減少滲水和坍塌的風險。

2.4 安全和環保

深基坑支護設計必須將安全性和環保視為首要任務。支護結構和材料的選擇必須符合相關法規和標準，以確保施工和使用過程中的安全性和可持續性。同時，施工過程中需要采取安全措施，以降低事故風險。在施工完成后，廢棄材料的處理和處置也必須符合環保要求，以減少對環境的不利影響[4]。

3 深基坑支護技術的實際應用

3.1 地鐵和地下交通隧道

地鐵和地下交通隧道的建設是城市交通系統中的重要組成部分，但由于其在城市地下復雜環境中的特殊性，施工時經常需要采用深基坑支護技術。地鐵隧道的建設通常涉及大規模的土方工程，需要挖掘深基坑來容納隧道，土方支護技術如支撐樁和支撐墻在這里發揮著關鍵作用，以防止土壤坍塌和地下空間的失穩。在地鐵施工期間，深基坑通常需要臨時支撐結構，以確保施工人員和設備的安全，這些支撐結構可以采用鋼材或混凝土構建，以承受土壓力和坑壁的穩定。地鐵隧道通常需要處理地下水問題，深基坑支護技術包括排水系統和防滲帷幕，以控制地下水的水平和防止滲漏。地鐵施工中對地下空間的監測至關重要，傳感器和監測系統可用于實時跟蹤土壤位移、沉降和地下空間變化，以確保工程的安全性。

在城市道路和鐵路下方施工地下交通隧道時，深基坑支護需要保證坡度的穩定，以防止土壤坍塌和損壞地下基礎設施。地下交通隧道通常需要穿越城市中的各種地下設備和管線，深基坑支護需要考慮這些設備的保護，以避免意外損壞。在地下交通隧道施工中，環境保護是一個重要問題，深基坑支護需要采用環保措施，以防止地下水和土壤受到污染。

3.2 建筑施工

在建筑施工領域，深基坑支護技術發揮著重要作用，特別是在高層建筑和大型建筑的項目中。許多大型建筑包括地下停車場或地下室，這些空間通常需要在地下挖掘深基坑。支撐樁、支撐墻和鋼構支撐等深基坑支護技術用于確保土壤和地下水的穩定，以支持建筑的基礎結構。對于高層建筑，建筑物的基礎基坑通常非常深，深基坑支護技術用于防止土壤坍塌，并確保基礎施工的安全性和有效性。在城市中，商業和辦公大樓經常需要在地下建設額外的地下空間，如地下購物中心、會議室或地下交通樞紐，深基坑支護技術為這些工程提供了必要的地下空間支持。大城市中的地下交通樞紐通常包括地下火車站或地下軌道站，深基坑支護技術確保了這些復雜的地下結構的穩定性。深基坑支護技術不僅用于建設，還用于維護和修復地下管道和設備。例如，污水管道維修可能需要挖掘深基坑，然后采用合適的支撐結構來防止土壤坍塌。有時地下設施需要改建或擴建。深基坑支護技術用于創建足夠的空間，以滿足新的需求。建設橋梁和隧道常常需要挖掘深基坑，確保土壤和巖石的穩定，這些基礎設施工程需要深基坑支護技術，以確保它們的結構穩定性。

3.3 水利工程

在水利工程中，深基坑支護技術是確保水壩、水庫和排水工程的可持續性和穩定性的關鍵因素。水壩通常需要龐大的基礎結構，以支撐壩體并抵抗水壓力。在一些情況下，壩的建設需要挖掘深基坑，以確保壩基的穩定。深基坑支護技術包括支撐墻、混凝土支撐樁和土工格柵，用于防止土壤坍塌。水壩必須具備排水系統，以排除雨水和表面水，維持壩體的穩定性。深基坑支護技術可以用于構建排水通道和控制系統，確保排水效率。水庫需要定期進行底部清淤和維護，以確保儲水容量和水質。深基坑支護技術可用于創建維護通道，以便清理淤泥和進行維修工作。排水工程通常涉及深基坑挖掘，以建設排水渠道或控制結構。深基坑支護技術可確保渠道的穩定性，以有效地排除降雨水。防洪工程通常包括深基坑挖掘，以建設堤壩、堤防和控制工程，防止洪水侵襲，深基坑支護技術在這些工程中用于確保構筑物的穩定性。水流控制結構如閘門、水位控制器和泄洪道需要深基坑支護技術，以確保它們的可靠性和安全性。水壩的維護工作通常需要進入深基坑，以修復壩基、支撐結構或排水系統。

3.4 地下停車場

地下停車場是城市建設中常見的設施，可以提供有效的停車解決方案，減輕交通擁堵。地下停車場的建設需要克服一系列挑戰，包括地下空間的利用、地質條件和土方支護。深基坑支護技術在地下停車場的建設中起著關鍵作用，地下停車場通常需要在有限的地下空間中容納大量車輛，為了最大化空間利用，工程師需要考慮深基坑支護技術，包括支撐墻、支撐樁和支撐結構，以確保地下停車場的穩定性和安全性。地下停車場通常位于高地下水位區域，需要采取防滲措施來防止地下水滲入停車場。深基坑支護技術可用于創建防滲壁，以確保地下停車場的干燥和穩定。地下停車場所在地的地質條件多種多樣，包括不同類型的土壤和巖石，深基坑支護技術的選擇和應用需要充分考慮這些地質條件，以確保施工的成功。地下停車場通常需要地下通道、支撐柱和墻壁等結構，深基坑支護技術用于支撐這些結構，以確保它們的穩定性和可用性。地下停車場的施工通常需要深基坑挖掘，這需要高效的施工方法和設備，深基坑支護技術必須與挖掘工程協調，以確保施工按計劃進行。此外，地下停車場的安全性是至關重要的，包括防火、通風和緊急出口。深基坑支護技術需要確保這些安全措施的有效性，以保護停車場內的人員和車輛[5]。

4 安全和環保策略

4.1 安全

深基坑支護施工的復雜性和潛在的高風險要求嚴格遵守安全標準和最佳實踐。以下是確保深基坑支護施工安全的一些建議：（1）培訓與教育：所有工程師和施工人員必須接受充分的培訓，了解施工過程中的潛在風險和安全措施。（2）安全設備：提供必要的個人防護裝備，如頭盔、護目鏡、手套和安全靴，以降低受傷的風險。（3）監測和檢查：定期監測深基坑支護結構，以及早發現任何潛在問題。定期的檢查和維護工作有助于確保結構的長期穩定性和安全性。（4）緊急計劃：制定應急計劃，以應對突發事件，如地下水突然涌入或土壤坍塌。這些計劃應考慮工人和施工現場的緊急疏散。

4.2 環保

深基坑支護施工的環保問題需要得到充分考慮，以減少對周圍環境的不利影響。以下是一些環保措施：（1）泥漿和廢水控制：控制施工現場產生的泥漿和廢水，以防止其對周圍水體和土壤的污染，合適的處理和排放措施應得到落實。（2）噪聲和振動管理：管理施工過程中產生的噪聲和振動，以減少對附近居民和建筑物的干擾。這可能涉及使用減振材料、在施工機械上安裝減振設備，以及在施工時遵循特定時間表。（3）廢棄材料處理：在施工完成后，廢棄材料的處理和處置必須符合環保法規，包括回收、再利用或安全處置材料。

5 結語

深基坑支護技術在巖土工程施工中扮演著至關重要的角色，它們使工程師能夠克服復雜的地下環境，安全高效地進行施工，確保工程的穩定性和可持續性。通過充分了解不同類型的支護技術、設計原則和實際應用，工程師可以更好地應對各種挑戰，提高工程項目的成功率，并同時關注安全和環保問題。深基坑支護技術的不斷發展和改進將繼續推動巖土工程領域的進步。通過科學的地質勘測、合理的支護結構選擇和細致的施工管理，深基坑支護技術將在未來的工程項目中發揮更大的作用，為城市建設和基礎設施發展提供支持。