【摘要】文章針對復(fù)雜地質(zhì)條件下的深基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，旨在解決施工中遇到的變形控制、降水、防滲和穩(wěn)定性等技術(shù)難題。文中通過詳細(xì)的地質(zhì)勘察和科學(xué)的設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)場施工中的支護(hù)結(jié)構(gòu)選型與施工工藝，提出了切實(shí)可行的施工方案。研究結(jié)果表明，采用合理的多重支護(hù)體系和分層開挖措施，能夠有效控制基坑變形，確保工程安全和周邊環(huán)境的穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】深基坑支護(hù)；復(fù)雜地質(zhì)；變形控制

【中圖分類號】TU753 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）01-0153-03

0 引言

深基坑支護(hù)施工作為地下工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程的安全和周邊環(huán)境的穩(wěn)定[1]。復(fù)雜地質(zhì)條件給深基坑支護(hù)施工帶來了諸多困難和挑戰(zhàn)。本文將重點(diǎn)探討復(fù)雜地質(zhì)條件下深基坑支護(hù)施工的技術(shù)難點(diǎn)，并提出相應(yīng)的施工工藝和措施，以期為類似工程提供參考。

1 復(fù)雜地質(zhì)條件下深基坑支護(hù)難點(diǎn)

深基坑支護(hù)工程往往面臨著復(fù)雜多變的地質(zhì)條件，給施工帶來諸多技術(shù)難題。首先，軟土地基的低承載力和高壓縮性導(dǎo)致基坑極易產(chǎn)生過度變形和失穩(wěn)。以上海地區(qū)為例，地下軟土廣泛分布，平均承載力僅為80～100 kPa，變形模量為3～5 MPa，而基坑開挖深度可達(dá)20 m以上，因此變形控制和土體加固成為支護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。其次，高地下水位和承壓含水層也給支護(hù)施工帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。地下水滲流不僅會(huì)引起土體強(qiáng)度衰減和大量涌水，還可能誘發(fā)管涌和流砂等工程事故。以深圳某深基坑工程為例，承壓含水層水頭高度達(dá)22 m，滲透系數(shù)達(dá)到5.2×10-4 cm/s，若不采取有效的降排水措施，基坑將面臨失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)[2]。此外，巖溶地區(qū)地質(zhì)更為復(fù)雜，溶洞和裂隙發(fā)育、巖體破碎，給支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工帶來極大困難。溶洞直徑可達(dá)數(shù)米至數(shù)十米，分布深度超過100 m，且充填物性質(zhì)各異，這使得支護(hù)結(jié)構(gòu)很難達(dá)到預(yù)期的變形控制效果和防滲性能。同時(shí)，卵石層和砂層互層分布，土體各向異性明顯，地基沉降不均勻，支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，加大了坍塌風(fēng)險(xiǎn)?？傊?，復(fù)雜地質(zhì)條件使得深基坑支護(hù)面臨變形控制難、降水難、防滲難和穩(wěn)定性控制難等技術(shù)難題，需要采用綜合性支護(hù)技術(shù)和措施，方能確保工程安全和周邊環(huán)境保護(hù)。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下深基坑支護(hù)施工工藝

2.1 地質(zhì)勘察與設(shè)計(jì)

深基坑支護(hù)施工的首要步驟是進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察，全面掌握場地的巖土層分布、地下水文特征以及不良地質(zhì)情況?？辈焓侄伟ㄣ@探、物探、原位測試和室內(nèi)試驗(yàn)等，鉆孔深度應(yīng)達(dá)到基坑影響范圍以下3～5 m，且不小于基坑開挖深度的1.2～1.5倍。同時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)調(diào)查地下管線、鄰近建筑物等對支護(hù)可能造成的影響?；诳辈旖Y(jié)果進(jìn)行支護(hù)方案設(shè)計(jì)，確定基坑開挖深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、支撐體系布置及主要構(gòu)件尺寸。支護(hù)結(jié)構(gòu)常采用地下連續(xù)墻、鋼板樁或錨桿噴射混凝土墻等形式，并結(jié)合內(nèi)支撐、砂石樁或土釘墻等進(jìn)行加固。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對土體強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行折減，考慮結(jié)構(gòu)的剛度協(xié)調(diào)和變形協(xié)調(diào)，并對突涌穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。例如，當(dāng)土體以粉質(zhì)黏土為主時(shí)，其內(nèi)摩擦角可減小2°～4°，黏聚力折減10%～20%；而當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，土體強(qiáng)度參數(shù)的折減系數(shù)可取0.6～0.8[3]。此外，支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固段長度不宜小于2 m，且應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、水位高低和開挖深度等因素綜合確定。

2.2 場地準(zhǔn)備與清理

施工場地的地表障礙物，如建筑物、構(gòu)筑物、樹木等，均應(yīng)徹底清除或遷移，并對地下管線進(jìn)行探查和處理。對于直徑大于500 mm的管線，若與基坑最近水平距離小于基坑深度的2倍，則應(yīng)進(jìn)行保護(hù)或改移。場地清理后，需對施工場地進(jìn)行整平，并結(jié)合地形條件進(jìn)行分區(qū)和分層開挖。當(dāng)施工場地地面高差較大時(shí)，可采用臺階式開挖，臺階高度一般為2～3 m，寬度不小于1 m。為保證施工運(yùn)輸通道的暢通，應(yīng)修筑臨時(shí)道路，并采取防塵措施。此外，場地排水系統(tǒng)的建立也不容忽視?；又苓厬?yīng)設(shè)置截水溝和集水井，寬度不小于0.3 m，深度不小于0.5 m，并與基坑排水系統(tǒng)連通。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，需要在基坑周邊布置降水井點(diǎn)，井點(diǎn)深度應(yīng)達(dá)到含水層底板以下2～3 m，間距為10～20 m，并配備足夠的抽水設(shè)備[4]。同時(shí)，場地四周應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)設(shè)施，如警示標(biāo)志、隔離柵欄等，以保障施工人員和公眾的安全。

2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型和施工工藝需要因地制宜，綜合考慮各種影響因素。例如，當(dāng)基坑深度超過20 m，且土層以軟弱黏土為主時(shí)，可優(yōu)先采用地下連續(xù)墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。地連墻的厚度通常為0.6～1.2 m，混凝土強(qiáng)度等級不低于C30，且摻入減水劑以提高和易性和防滲性能。在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制成槽垂直度，偏差不得超過0.5%，并及時(shí)清除槽底沉渣，確保槽壁平整[5]。當(dāng)遇到較厚的砂層或卵石層時(shí)，可在地連墻內(nèi)預(yù)埋止水鋼板，形成復(fù)合防滲墻，其厚度可達(dá)到1.5～2.0 m。

對于深度較淺、土質(zhì)相對均勻的基坑，鋼板樁支護(hù)是一種經(jīng)濟(jì)高效的選擇。鋼板樁的型號和尺寸需要根據(jù)基坑深度、土壓力大小等參數(shù)確定，常用的有U型和Z型鋼板樁，樁長一般為8～20 m，樁壁厚度為8～16 mm。鋼板樁的打設(shè)可采用靜壓振動(dòng)錘或液壓錘，打樁過程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測樁身的垂直度和貫入度，確保樁身無扭曲變形，樁頂標(biāo)高誤差不超過50 mm。同時(shí)，樁與樁之間需要采用焊接或咬合連接，形成連續(xù)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中，還需要同步進(jìn)行支撐體系的安裝。支撐體系包括橫向支撐和斜向支撐，其布置間距和截面尺寸需滿足抗變形和抗傾覆的要求。橫向支撐的水平間距L可通過式（1）確定。

L≤

（1）

式中：E為支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性模量，Pa；I為支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗彎矩慣性矩，m4；q為土壓力強(qiáng)度，Pa。

2.4 土方開挖與支護(hù)同步施工

在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行深基坑土方開挖，必須嚴(yán)格遵循分層開挖、分段施工的原則，并與支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工緊密配合，確保開挖過程中基坑的整體穩(wěn)定性。開挖前，應(yīng)對開挖面進(jìn)行預(yù)處理，包括表層清理、平整和加固等。當(dāng)土質(zhì)較差，如存在大量軟弱夾層或高含水量土層時(shí)，可通過注漿、換填等手段提高土體強(qiáng)度和止水性能。在開挖過程中，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控基坑四周的土體位移、孔隙水壓力和支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力等指標(biāo)，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)在控制范圍內(nèi)。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)立即停止開挖，查明原因并采取相應(yīng)措施，如加密支撐、調(diào)整開挖速度和方式等。土方開挖的進(jìn)度應(yīng)與支護(hù)結(jié)構(gòu)施工相匹配，每層開挖深度一般控制在1.5～2.5 m，且不宜大于相鄰支撐間距的1/2。開挖后及時(shí)進(jìn)行支護(hù)加固，包括支撐架設(shè)、噴射混凝土面層施工等，并對開挖面進(jìn)行保護(hù)，防止暴曬或暴雨引起的坍塌。當(dāng)基坑深度較大時(shí)，土體的側(cè)向變形會(huì)顯著增加，需采用變形控制措施，如在支護(hù)結(jié)構(gòu)背后填充輕質(zhì)材料或設(shè)置擋土板減小主動(dòng)土壓力。土方開挖量可根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部尺寸按式（2）進(jìn)行估算。

" " " " " " "V = L .B .H .K " "（2）

式中：V為土方開挖量，m3；L為基坑長度，m；B為基坑寬度，m；H為基坑深度，m；K為放大系數(shù)，考慮到土方松散、超挖和損耗等因素，一般取1.1～1.3。

2.5 監(jiān)測與維護(hù)

深基坑支護(hù)工程的監(jiān)測與維護(hù)貫穿于施工全過程，是確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠、周邊環(huán)境穩(wěn)定的重要保障。監(jiān)測內(nèi)容包括支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、土體位移、孔隙水壓力、錨桿（索）應(yīng)力、周邊建筑物沉降等指標(biāo)。監(jiān)測頻率應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度和現(xiàn)場條件動(dòng)態(tài)調(diào)整，一般在開挖初期和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（如支撐架設(shè)、降水等）時(shí)應(yīng)增加監(jiān)測頻次，每日不少于2次。而在施工中后期，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定時(shí)，可適當(dāng)減少監(jiān)測頻次，但每日不得低于1次。監(jiān)測方法可采用全站儀、測斜儀、孔隙水壓計(jì)、應(yīng)力計(jì)等常規(guī)儀器，也可引入自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)分析。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，如變形速率超過5 mm/d、累計(jì)變形超過50 mm或土體位移達(dá)到開挖深度的0.5%時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制，采取卸載、堵漏、加固等應(yīng)急措施，并調(diào)整施工方案。同時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的維護(hù)也不容忽視，在施工過程中應(yīng)定期對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，及時(shí)修補(bǔ)破損并處理防腐等問題。當(dāng)發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大、裂縫過寬或滲漏嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的加固或更換。錨桿（索）張拉后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鎖定和防護(hù)，并定期復(fù)張，確保其持續(xù)發(fā)揮作用。當(dāng)基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，存在較多管線或建筑物時(shí)，可采用三維數(shù)字化技術(shù)，建立地下管線、建筑物和支護(hù)結(jié)構(gòu)的三維模型，實(shí)現(xiàn)對地下空間的可視化管理和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控。基坑開挖深度每增加一倍，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形增大的倍數(shù)n可按式（3）估算。

" " " "n = ekΔ H" " " " " " " " " " " " " " " " （3）

式中：k為與土質(zhì)、支護(hù)形式等因素相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.2～0.5；Δ H為基坑開挖深度的增量，m。

3 典型施工工程分析

3.1 工程概況

某綜合體項(xiàng)目深基坑支護(hù)工程為典型的復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工項(xiàng)目。場地屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降雨量1 200 mm，6—9月份降水集中。場地地層以第四系全新統(tǒng)海積軟土層為主，平均厚度達(dá)15 m，局部可達(dá)20 m，土質(zhì)以粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土為主，平均容重16.5 kN/m3，孔隙比1.2，壓縮模量3.2 MPa。持力層埋深28 m，以中風(fēng)化凝灰?guī)r為主，RQD指標(biāo)35%，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。地下水位埋深1.2 m，水位年變幅1.5 m，豐水期水位可達(dá)地表以上?；娱_挖深度18.5 m，東西長150 m，南北寬80 m?；又苓叚h(huán)境復(fù)雜，北側(cè)緊鄰既有地鐵車站，最近水平距離僅2.2 m；西側(cè)為既有道路，車流量大；東南側(cè)為河道，距基坑邊線最近7.6 m。因此，工程面臨復(fù)雜地質(zhì)、高地下水位、周邊環(huán)境制約等諸多不利因素，給深基坑支護(hù)施工帶來了極大挑戰(zhàn)。

3.2 基坑支護(hù)施工

針對上述復(fù)雜地質(zhì)條件和周邊環(huán)境制約，工程采用兼顧變形控制和降水效果的多重支護(hù)體系和分層開挖方案?；幽媳眰?cè)采用1 200 mm厚地下連續(xù)墻，嵌固于中風(fēng)化凝灰?guī)r中，混凝土強(qiáng)度等級C35，抗?jié)B等級P12。東西側(cè)采用1 000 mm厚地下連續(xù)墻，混凝土強(qiáng)度等級C30，抗?jié)B等級P10。連續(xù)墻內(nèi)設(shè)φ800 mm@1 500 mm預(yù)應(yīng)力管樁，樁端嵌固于強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r中，可以有效降低連續(xù)墻變形。在連續(xù)墻頂部設(shè)置8道內(nèi)支撐體系，第一道采用工字鋼橫撐，其余采用φ609 mm鋼管斜撐，斜撐傾角25°，間距2.5～3.0 m，支撐軸力800～1 500 kN不等。在高地下水位區(qū)域，采用管井井點(diǎn)降水，共設(shè)8組，井點(diǎn)管徑400 mm，井深30 m，單井出水量120 m3/d。疏干排水采用輕型井點(diǎn)和明溝排水相結(jié)合，共布置30個(gè)輕型井點(diǎn)，井深15 m，間距10～15 m?；娱_挖分5層實(shí)施，各層開挖深度、支護(hù)和降水措施如表1所示。

通過在不同分層實(shí)施針對性的支護(hù)和降排水措施，有效控制了基坑變形和周邊環(huán)境影響。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，基坑周邊地表最大沉降38.5 mm，水平位移32.4 mm，均控制在預(yù)設(shè)控制值之內(nèi)；基坑內(nèi)土體最大水平位移52.3 mm，樁頂水平位移24.2 mm，累計(jì)沉降18.9 mm，滿足規(guī)范要求。支護(hù)結(jié)構(gòu)各構(gòu)件受力與計(jì)算值基本吻合，整體安全可靠。

4 結(jié)語

本文通過對復(fù)雜地質(zhì)條件下深基坑支護(hù)施工進(jìn)行深入探討，總結(jié)了有效的支護(hù)技術(shù)和施工方法，成功解決了基坑變形和周邊環(huán)境影響等問題。研究結(jié)果驗(yàn)證了多重支護(hù)體系和分層開挖方案的有效性，為類似工程提供了有益參考。

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[作者簡介]徐浩（1988—），男，武漢人，本科，工程師，研究方向：建筑施工。