岩土工程勘察中深基坑支护技术的关键点分析

谢 丁

广州建研工程科技有限公司 广东 广州 510000

深基坑工程作为城市建设和土木工程领域中的重要项目，承载着大型建筑物的基础支撑和地下空间的利用。目前，虽然在深基坑支护技术方面已经取得了一定的研究成果和实践经验，但仍存在许多关键问题有待解决[1]。首先，地质条件的复杂性和不确定性导致基坑工程在设计和施工过程中常常面临风险和挑战。其次，基坑周边环境的影响，如地下水位、土层压缩性、邻近建筑物的影响等，对支护结构和施工工艺提出了更高的要求。此外，选择合适的支护结构和材料，以及施工过程的监测与控制，也是影响深基坑工程安全与质量的重要因素。因此，本研究旨在通过分析岩土勘察在深基坑工程中的关键点，探讨深基坑支护技术的优化和改进方向，以提高工程的安全性和经济性。

1 基坑支护技术分类与特点

1.1 传统支护技术

（1）土钉墙支护

土钉墙支护是一种常见的基坑支护技术，其原理主要是通过钢筋或钢索土钉锚固在土体内，形成一种抗滑移与抗倾覆的稳定结构。土钉的布置和施工顺序对整体支护效果具有重要影响，具有成本低、施工速度快、环境影响小等优点，特别适用于地下水位较低、土体稳定性较好的场地条件。然而，在地质条件复杂、土体性质较差的情况下，土钉墙支护可能存在局限性，需要与其他支护技术相结合以确保基坑的安全和稳定。

（2）锚固喷浆支护

锚固喷浆支护是一种以喷浆技术为基础，辅以预应力锚杆或锚索进行固定的基坑支护方法，通过喷射水泥浆体于基坑边坡表面，形成一定厚度的喷浆层，同时设置锚杆或锚索穿透喷浆层并深入土体，提供额外的拉力支撑[2]。锚固喷浆支护具有施工灵活性高、适应性广等优点，尤其适用于土体较松、地下水位较高的地质条件。在实际应用过程中，锚固喷浆支护的关键因素包括喷浆材料性能、锚杆或锚索的设计参数以及施工工艺等。合理选择喷浆材料以提高抗渗性能和强度指标，是确保支护结构稳定性的重要步骤。此外，锚杆或锚索的设计参数，如布置形式、长度、角度等，需要根据实际工程条件和土体性质进行优化，以保证整体支护效果。

（3）深层水平加固支护

深层水平加固支护通过在基坑边坡下方设置水平加固层，以提高土体的整体稳定性和抗滑移能力的基坑支护方法，主要适用于地下水位较高、边坡土体容易发生滑动和局部破坏的场地条件。深层水平加固支护通常采用水泥土搅拌桩、喷射桩、水泥浆体射入法等技术实现土体加固，形成具有较高强度和抗渗性能的加固层。实施深层水平加固支护时，关键因素包括加固层的设计、加固材料性能以及施工工艺。首先，加固层的设计需要根据土体性质、地下水位等工程条件进行优化，以保证加固层在深度、厚度和位置方面的合理性。其次，选用具有高强度、抗渗性能的加固材料，如水泥、粘土、化学药剂等，有助于提高土体的整体稳定性和耐久性[3]。最后，严格执行施工工艺规范，例如搅拌桩的施工速度、喷射桩的喷射压力等参数控制，是降低施工过程中安全风险的重要保障。

1.2 现代支护技术

（1）顶管法支护

顶管法支护主要应用于地下空间开发、基础设施建设等领域，利用管片组成的管道作为临时或永久性支护结构，通过顶管机对管道进行推进。顶管法具有施工速度快、对周边环境影响小、适用范围广等优点。顶管法支护可以根据地层条件和工程需求选择适当的管片材质和顶管机型，如钢管片、钢筋混凝土管片等。在顶管法支护施工过程中，应实时监测管片的推进速度、顶管机姿态、管片应力等参数，确保顶管过程的顺利进行。若遇到不良地质条件，如突泥、突水等，应及时采取相应的措施，如改变推进速度、调整顶管机姿态、注入止水材料等，以确保支护结构的安全与稳定。同时，对施工过程中的地表沉降、周边建筑物位移等影响因素进行监测，以确保基坑支护的质量和施工安全。

（2）双壁钻孔柱支护

双壁钻孔柱支护采用双壁钢管在地下形成钻孔柱，内壁钢管起到钢筋作用，外壁钢管作为临时支护结构。双壁钻孔柱施工过程中，通过灌注水泥浆将钢管内外固结，形成钢筋混凝土复合材料，提高整体支护结构的强度和稳定性[4]。双壁钻孔柱支护具有施工速度快、环境影响小、适应性强等优点，尤其适用于复杂地质条件和紧邻其他建筑物的基坑工程。在施工过程中，应根据地层条件、工程需求和设计参数，选择合适的钢管直径、壁厚和钢筋配筋方案。同时，应密切监测钻孔柱灌浆过程中的压力、流量等参数，以确保灌浆质量和支护结构的稳定性。

（3）降水预压支护

降水预压支护通过降低基坑周边地下水位，降低水压力，从而减小支护结构所承受的水压力和土压力，提高基坑的稳定性。在施工过程中，采用降水井、井点泵等设备进行地下水抽排，实现对基坑周边土体水压力的有效控制。降水预压支护具有对周边建筑物影响较小、适用范围广、降低支护结构设计要求等优点。在实际工程中，应根据地层条件、地下水位、基坑深度等因素，合理设计降水井布置方案和抽排水参数。同时，需实时监测地下水位变化、土体沉降、周边建筑物位移等指标，以确保降水预压支护的安全和有效性。但是，降水预压支护可能导致地下水位下降，从而影响土体结构和地下水资源。因此，在施工过程中，应采取合理的抽排水措施，平衡降水预压支护效果与环境影响。通过与其他支护方法相结合，如锚固、土钉墙等，降水预压支护技术为高水压环境下深基坑工程提供了一种有效、安全的支护解决方案。

2 深基坑支护技术中存在的关键问题

2.1 土体性质与基坑稳定性

土体性质包括土的类型、密实度、含水量、抗剪强度等，这些性质直接决定了土体的承载力、渗透性和变形特性，具体如表1所示。根据土体性质分析，工程师需要综合考虑各种因素，选择合适的支护技术并制定科学的施工方案，以提高基坑稳定性[5]。例如，对于粘土地层，采用锚固喷浆支护技术可以有效提高基坑稳定性；而在松散土中，采用土钉墙支护技术可以减小土体变形，提高基坑的安全性。在实际工程中，土体性质的综合分析和考虑是确保基坑稳定性的关键。

2.2 基坑开挖与支护结构设计

基坑开挖和支护结构设计是深基坑工程中的两个核心环节，在进行基坑开挖前，需要充分考虑土体性质、开挖深度、周边环境等因素，以确定合理的开挖方案和施工顺序。基坑开挖过程中，要尽量减少土体扰动，以维护基坑边坡稳定性。同时，还需要根据实际情况采取合适的开挖方法，例如分层开挖、分段开挖等，以减轻土体的变形和应力集中[6]。支护结构设计是基坑稳定性的关键，其主要目的是确保基坑边坡的稳定，防止土体崩塌和周边建筑物受到破坏。支护结构设计应根据土体性质、基坑深度和周边环境等因素综合考虑，选择合适的支护技术和材料。在设计过程中，还需关注支护结构的刚度、强度和变形能力，以确保基坑的安全稳定。

2.3 深基坑周边环境影响评估

深基坑开挖过程中，周边环境受到的影响不可忽视。评估深基坑周边环境影响的主要因素包括地下水位变化、土体沉降、振动、噪音等。首先，地下水位变化可能导致周边建筑物的沉降和基础不稳定，甚至引发地质灾害。因此，在基坑开挖前，应对地下水位进行充分的调查和分析，采取相应的降水、防渗措施。其次，土体沉降对周边建筑物及管线设施产生影响，需要对沉降范围、速度进行预测，并制定有效的控制措施。此外，基坑开挖过程中产生的振动、噪音等环境污染因素，可能对周边居民和生态环境产生影响，应制定相应的减震、降噪方案。

2.4 工程监测与安全控制

工程监测主要涉及基坑边坡稳定性、支护结构变形、土体沉降、地下水位变化等方面。通过对这些关键指标进行实时监测，可以实时掌握基坑开挖过程中的安全状况，发现潜在风险并及时采取措施。首先，对基坑边坡稳定性进行监测，可通过边坡位移、裂缝宽度等指标来评估边坡的安全状况。其次，支护结构变形监测有助于及时发现支护结构的破坏和失效，为施工安全提供保障。同时，对土体沉降进行监测可以预测周边建筑物和管线设施的受影响程度，以采取有效措施减轻影响。最后，地下水位变化监测有助于了解地下水对基坑稳定性的影响，为降水、防渗等措施提供依据。安全控制方面，应建立健全安全管理体系，严格执行国家及行业相关规定。同时，要加强现场作业人员的安全培训，提高安全意识。

3 深基坑支护技术应用策略

3.1 综合考虑地质条件与工程需求

在深基坑支护技术的应用中，应对项目所在区域的地质环境进行详细调查，包括地层、岩性、地下水位、水文地质等因素，以了解其对基坑稳定性的影响。同时，还需要充分了解工程的实际需求，例如基坑深度、开挖面积、施工时间、周边建筑物与基础设施等，以便选择最合适的支护技术[7]。在综合考虑地质条件与工程需求的基础上，可以制定出科学合理的支护方案，确保基坑的安全稳定和施工效率。此外，对于特殊地质条件下的深基坑工程，应充分考虑到可能出现的不利因素，提前预防和减轻对工程造成的影响。

3.2 优选支护技术与结构设计方案

在深基坑工程中，优选支护技术与结构设计方案，涉及到工程的安全性、稳定性和经济性。首先，应针对地质条件、土体性质及周边环境，对各种支护技术进行综合评估，选取适宜的技术方案。在设计阶段，应重视支护结构的强度、刚度、变形控制及施工工艺等方面的要求，合理选择支护材料和施工方法，确保支护结构能够有效抵抗土体和水压力，降低基坑变形和周边建筑物受到的影响。同时，应根据实际情况采取灵活的设计思路，对支护结构进行优化。在方案选择时，可采用计算机模拟、数值分析等方法，对不同设计方案进行对比分析，从而确定最佳方案。此外，还应关注施工过程中的质量控制，确保支护结构的施工质量符合设计要求，以提高工程安全性。

3.3 持续监测与实时调整施工方案

在深基坑工程中，通过对基坑内外的土体、支护结构和周边环境的实时监测，能够及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行调整，以确保工程安全。实时监测主要包括地表沉降、土体侧向位移、支护结构内力、水位变化等方面，通过采用多种现场检测设备，如测斜仪、水准仪、应变计、水位计等，实时收集监测数据并进行分析。若监测数据超出设计允许范围或出现异常现象，应立即启动应急响应措施，对施工方案进行调整。实时调整施工方案主要涉及临时支护措施、加固处理、降水措施等方面。工程师应根据监测数据及分析结果，及时评估施工方案的安全性和有效性，必要时修改或优化施工方案。同时，施工团队应严格按照调整后的方案进行施工，确保施工过程中的安全与稳定。

3.4 强化风险防范与应急处置能力

为提高风险防范与应急处置能力，首先需要在项目初期阶段进行全面的风险评估，识别潜在的危险因素，并制定相应的预防措施。风险评估应涵盖地质条件、施工技术、周边环境等方面，确保项目各方面的风险得到充分识别和控制。其次，在工程实施过程中，应建立健全风险监控与报警体系，及时掌握现场施工情况，发现异常情况时立即采取应急响应措施。风险监控与报警体系应包括定期巡查、监测设备检查、人员培训等措施，确保各项风险防范措施得到有效执行。此外，还需建立应急处置预案，针对可能发生的事故和突发情况，提前制定相应的应对措施和救援方案。应急预案应明确责任人、救援流程、通讯联络等事项，确保在紧急情况下能够迅速、有效地进行救援。最后，加强人员培训和管理，提高现场工作人员的安全意识和应急处置能力。定期进行安全培训和演练，使现场人员熟悉应急预案和操作流程，提高应对突发事件的能力。

4 结语

本文对岩土工程勘察中深基坑支护技术的关键点进行了分析，重点探讨了土体性质与基坑稳定性、优选支护技术与结构设计方案、持续监测与实时调整施工方案以及强化风险防范与应急处置能力等方面。随着工程技术的不断发展，深基坑支护技术将朝着更高效、安全、环保的方向发展。未来研究应更加关注新型支护技术的开发与应用、智能监测技术的整合以及数字化、信息化手段在岩土工程领域的推广，为深基坑工程提供更优质、高效的技术支持。