工程建设中深基坑支护与岩土工程勘察技术

牟喜冬

江苏恒一岩土工程技术有限公司 江苏 南通 226000

工程建设施工中基础施工非常重要，施工效果直接关系到上层建筑的稳定性和安全性。在基础施工中需要对岩土地基进行处理，随着开挖深度的增加，基坑周围地质结构的稳定性降低，在周围地质结构应力的作用下容易出现坍塌，因此需要对基坑进行支护，避免基坑周围的岩土向基坑内部倒塌，从而带来人员和财产损失。想要保障深基坑支护效果，必须提前掌握深基坑所在区域的岩土条件，结合岩土的特点设计支护方案，从而获得预期的支护效果。

1 工程建设中深基坑支护技术的应用

随着时代的发展，现在工程建设中深基坑越来越多，深基坑支护对于基础施工作业十分重要，支护效果的好坏直接关系到施工作业环境安全性和施工质量，因此必须选择经济合理的支护方案对基坑进行支护，有效地保障基坑支护作业质量和安全，为地下施工作业顺利开展打下良好的基础。软土、砂土等岩土基坑中常见的支护方法主要有锚网支护技术、搅拌桩支护技术、钻孔灌注桩技术和排桩支护技术等，本章将对这些技术的应用进行研究。

1.1 锚网支护技术

锚网支护技术是一种通过锚杆和钢丝网组合的支护技术，这种支护方法能够有效地提升边坡支护质量，防止边坡发生滑坡。进行支护作业时首先需要在边坡开设放置锚杆的孔洞，然后将锚杆放置在孔中，使用混凝土进行加固处理，然后将钢丝网安装在锚杆上，并进行加固处理，这种支护方法的优势是能够使整个边坡处于稳定的支护保护之下，边坡不会出现小规模的滑坡现象[1]。锚网支护技术在深基坑支护中被应用于边坡的上层位置，不适用于下层位置，特别是软土和砂土类型的基坑下层不能使用这一支护技术。想要确保锚网支护的效果，必须合理设计锚杆长度、尺寸以及强度，施工时需要注意的事项时严格按照锚杆固定技术要求进行操作，确保锚杆能够牢固并固定在孔洞内部。

1.2 搅拌桩支护技术

搅拌桩支护技术利用了软质岩土构成支护结构，为基坑提供了稳定的支护结构。施工前可以根据不同地层的岩土特点设计混凝土组分，使用大型机械设备将水泥、石灰等运输到特定的地层，并在这些地层中进行搅拌，等到混合物搅拌充分后停止搅拌，随着混合物水分流失搅拌区域结构变得更加坚固，从而形成支护结构。搅拌桩支护技术在深基坑中应用广泛，特别是软土深基坑，该技术主要利用了自身桩重提供支护，根据混合桩的体积和重量不同，提供的支护能力也不同。此外，该支护技术的另一个优点是效率快，在施工前使用搅拌机械设备在施工所在区域的地质结构中进行搅拌即可，等到完成搅拌工作后支护结构就能形成，无需对特定地层进行开挖，节省了大量的开挖作业时间。搅拌桩技术通常与锚杆支护技术组合使用，这样不仅能够发挥搅拌桩桩体结构的作用，而且也能通过锚杆提升基坑的支护强度，从而更好地保障基坑环境的稳定性和安全性。搅拌桩支护技术的应用有效地保障了深基坑环境的安全，应用这一技术能够为解决传统支护技术无法解决的问题，目前在很多超高层建筑的基坑支护作业中这种方法应用越来越广泛。

1.3 钻孔灌注桩支护技术

钻孔灌注桩支护技术可以有效地提升支护结构的强度。施工前需要技术人员在特定的区域进行开孔，完成开孔作业后将孔内的杂物清理干净，然后制作钢筋笼结构，使用吊装设备将钢筋笼放入钻孔内，并对钢筋笼的位置进行调整，完成调整工作后进行固定，然后使用特定标号的混凝土进行浇筑，等到混凝土凝固后就能形成特定强度的支护桩。钻孔灌注桩支护技术操作较为简单，可以根据支护要求制作特定强度的支护桩，但是施工成本较高。在软土和砂土等地基中进行施工，需要对地基进行加固处理，确保支护桩所在区域的地质结构保持足够的稳定性，这样能够避免岩土发生坍塌导致钻孔作业进度受到影响[2]。钻孔灌注桩常应用于深层基坑支护结构施工中，因为该支护结构能够为基坑提供稳定的支护，而且能够按照基坑应力条件合理设计支护结构，保障了支护作业的效果。应用钻孔灌注桩技术时需要注意的事项是确保钢筋笼位置的稳定性，如果钢筋笼位置发生偏移，其受力结构将会发生变化，可能导致支护结构的整体支护效果变差，从而影响到基坑作业环境的安全。

1.4 排桩支护技术

排桩支护技术主要通过成排的支护桩进行支护，这种支护结构的优点是防渗能力强，常被用于渗水严重的基坑环境中。排桩属于混凝土结构，施工时在排桩所在区域挖开一条沟状结构，然后在其中进行打桩，并对桩体进行密封处理，提升桩体结构的支护强度和防渗能力。排桩支护施工技术对周边环境的要求较小，而且施工过程中产生的噪音很小。在一些易渗的基坑环境下应用这种支护技术可以提供良好的防渗保护。一般情况下排桩多与大型的灌注桩组合使用，这样能够发挥两种桩体的作用，从而为深基坑提供良好的支护能力。此外，为了发挥出排桩的最大价值，还可以对排桩进行加固处理，使其具备更高的支护强度，其能够对边坡底部形成良好的支护，避免边坡出现坍塌的情况。排桩支护技术的主要支护结构是混凝土桩，防渗结构是防渗帷幕，具体应用时可以更具支护要求或防渗要求对排桩结构进行改进，从而发挥出不同结构的作用。

2 工程建设中深基坑岩土条件评价

开展基坑支护工作前必须掌握深基坑的地质结构特点和水工环条件，结合岩土的类型设计针对性的支护方案，从而保障支护作业的质量和安全。对深基坑内部及其周边的环境条件进行分析和评价非常关键，借助于分析数据制定针对性的支护方案，可以获得较为理想的支护效果。基坑支护条件分析主要包括岩土结构分析、基坑环境分析、侧壁应力条件分析和边坡稳定性分析等，本章主要围绕这项内容进行了研究。

2.1 岩土结构分析

岩土结构分析是基坑支护的前提条件，不同类型的岩土在物理力学特性方面存在着差异，这种差异反映在基坑及其周边地质结构稳定性方面。岩土结构分析的关键是了解和掌握岩土的类型、组成成分、分布范围、运动规律、物质比重、密度、含水率、抗剪强度、压缩性、渗透性等，这些都是影响岩土稳定性的关键因素。例如在软土地区，软土一般具有高压缩性、流变性、触变性等工程特性，一旦受到扰动，原有结构破坏，导致软土结构的稳定性降低，随着基坑开挖深度增加，该区域周围岩土无法为其提供稳定的支护，在上层岩土重力作用以及周边岩土挤压作用下出现坍塌。岩土结构分析结果是否足够准确直接关系到深基坑的支护效果，因此必须通过科学的方法分析和掌握岩土的结构特点，保障支护方案的合理性。

2.2 基坑环境分析

基坑环境分析的目的是了解基坑所在区域存在的影响基坑稳定的环境因素，根据相关因素的主要影响和形成因素设计预防措施，避免环境因素对基坑支护质量造成不利影响。基坑环境分析内容如下：第一，基坑周边已有建构筑物分布情况、建构筑物地下结构分布情况、建构筑物对地质结构产生的应力特点等；第二，基坑所在环境周围的交通线路分布特点，如线路距离深基坑的距离、线路的最大交通负荷、桥梁结构桩基埋深情况等；第三，基坑周边的市政管线分布情况，如地下管线的分布范围、供水管道所在位置、排水管道所在位置、天然气管道所处于位置或通信网络管道位置等；第四，基坑所处环境是否存在障碍物，如果存在障碍物还需要掌握障碍物的分布范围和体积大小等；第五，基坑所处环境的水文地质条件，如地表水和地下水的汇流和排泄情况，及其对基坑开挖支护的影响。基坑环境分析为基坑支护作业顺利开展打下了坚实的基础，能够保障基坑支护作业施工效果。

2.3 侧壁应力条件分析

基坑支护主要内容是对侧壁进行加固，防止侧壁出现滑坡和坍塌，保障施工环境安全。侧壁应力条件分析需要根据侧壁岩土风化程度、风化带埋深范围、岩土连续性、岩土均匀性、岩土软化带深度等进行综合判断，一般而言软土基坑侧壁应用条件较差，随着基坑深度增加软土侧壁的坍塌概率也会增大。分析基坑侧壁应力条件时应尽可能收集侧壁岩土的参数，如软土组成成分、砂土颗粒级配、岩土分布范围、岩土物理力学性质指标等，结合这些参数设计支护方案能够使得支护方案更具有针对性，有效地提升支护的质量。基坑侧壁应力条件分析有助于施工单位采取更多预防性措施，防止施工过程中岩土在多种因素的作用下稳定性降低，最终发展为安全事故，给施工作业进度和质量造成不利影响。

2.4 边坡稳定性分析

岩土边坡稳定性直接影响着深基坑支护的效果，因此必须对基坑边坡稳定性进行综合分析和评价。基坑边坡稳定性分析的核心内容是掌握边坡地质结构和水文地质条件分布特点，例如基坑存在渗水的情况，必须采取措施将基坑中的水分抽干，并布设一定数量的降水井将地下水位控制在基坑底面以下0.5m～1.5m，必要时可设置隔水帷幕，防止基坑在地下水的长期作用下发生坍塌或渗透破坏。分析基坑边坡稳定性时还需要了解岩土软弱夹层分布情况以及断裂带的范围，这些不同结构的岩土共同作用导致边坡稳定性降低，如果控制方法不得当，基坑边坡发生坍塌的概率也会大大增加。基坑边坡综合分析和评价结果不仅直接关系到深基坑支护的效果，而且也会影响后期的施工作业进度，所以必须对其做出科学的分析评价。

3 工程建设中岩土工程勘察技术应用

岩土工程勘察对于工程建设施工而言有着重要意义，通过岩土工程勘察施工人员能够了解和掌握基坑所在区域的岩土结构特点，根据岩土参数设计支护方案，从而保障施工作业环境的安全性和稳定性。岩土工程勘察技术的应用主要包括工程地质测绘和调查、岩土勘探取样、室内土工试验、现场原位测试等过程，本章主要对岩土工程勘察作业构成中所用的技术进行研究。

3.1 工程地质测绘和调查

工程地质测绘和调查的目的是掌握岩土的分布情况，为基坑支护工作的顺利开展提供可靠的数据。工程地质测绘时需要使用多种先进的测绘仪器，如遥感技术、超声波定位技术等，借助于这些技术能够掌握地下岩土的分布范围，为岩土取样工作人员提供更多基本参照。进行工程地质测绘和调查时也要结合测绘数据分析地下岩土运动规律，特别是软土或砂土的运动规律，因为随着基坑开挖作业的不断推进，这类岩土在地质结构挤压作用下可能发生运动，如果采取的预防和控制方式不当，将会对基坑施工作业产生不利影响。工程地质测绘和调查所收集的数据可以在计算机中通过三维模型展示，根据三维模型设计基坑支护方案，可以将地质结构不稳定性带来的影响降低，从而有效的保障基坑支护的质量。

3.2 岩土勘探取样

岩土勘探取样是岩土工程勘察的核心环节，勘察人员可以根据岩土分布特点在不同区域进行取样，通过岩土样品了解和掌握不同区域和不同地层的地质结构特点。岩土取样时必须保障取样操作方法的科学性，使用取样工具深入到不同深度的地层中提取这些地层的岩土样，同一场地同一岩土层应采取多组试样，确保取样和试验结果的客观性。常见的取样方法是钻探取样法，使用钻具深入地下将岩土取出，根据钻进过程中岩土的分布情况和样筒内的岩土样可以掌握地下岩土的分层特点。取样时应注意取样操作方法的规范性，如果操作方法出现错误，将会对岩土样的分析结果产生不利影响，导致岩土结构测试参数与岩土实际情况出现较大偏差，从而影响基坑支护设计和施工的安全性。

3.3 室内土工试验

室内土工试验是对岩土样进行试验和分析，得出可靠的岩土设计参数。室内测试需要使用专门的高精度测试仪器，将岩土样品放入土工试验仪器中，通过室内试验得出岩土的物理力学性质指标。为了确保测试结果的客观性，在满足统计要求的前提下，应尽量采集更多的样品进行试验，剔除变异性较大的试验结果，根据统计分析并结合当地已有工程经验确定场区的岩土设计参数[3]。室内土工试验的优点是能够得出岩土组成的准确数据，缺点是无法对大体积的岩土进行测试，试样从采取到运输过程中易受到扰动，由于受到测试量和扰动程度的影响，所以在分析岩土的结构特征方面往往达不到测试的要求，所以除了需要对岩土进行室内测试之外，还需要对岩土进行原位测试。室内土工试验非常关键，这是掌握岩土物理力学性质指标的关键一环，也是深基坑支护方法设计过程中不可缺少的参照依据。

3.4 现场原位测试

现场原位测试的目的与室内土工试验的目的相同，都是通过对岩土结构进行分析掌握岩土的物理力学性质特点。不同于室内土工试验的是，原位测试需要在岩土所在环境内进行，这也表明原位测试能够最大限度反映出岩土的特点，能够在岩土性质发生变化之前得出岩土的结构参数。缺点是无法获得精细的岩土数据。原位测试是在岩土本来的应力条件下进行的，因此其能够保障岩土宏观特点的真实性。深基坑的开挖深度较深，使用传统的人工试验方法效率低，测试过程中需要借助于机械设备，这样可以提升测试效率。想要保障测试质量，必须严格按照原位测试技术流程进行操作，尤其在处理沿途边界时，必须进行反复测试。

4 结语

总而言之，工程建设施工中深基坑支护作业非常关键，科学地选择支护方法能够有效地保障深基坑支护效果，为施工作业的顺利开展提供安全和稳定的环境。在支护作业开展前需要对基坑所在区域的地质结构进行勘察，分析地质结构中地层的特点，掌握地层的结构特点，在此基础上设计支护方案，提升支护方案的针对性，从而有效地保障支护作业的质量。勘察单位应该确实加强地质结构勘察工作方法优化工作，获得更多真实可靠的岩土参数，设计单位根据这些参数合理地设计深基坑支护方案，最大限度保障支护质量和安全，为施工人员提供安全稳定的施工环境。