建筑工程深基坑支护结构选型原则与应用

建筑工程深基坑支护结构选型原则与应用

王旭东

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摘要：在现代建筑工程中，深基坑支护结构扮演着至关重要的角色。它不仅确保了施工过程的安全，还对周围环境和建筑物的稳定性产生深远影响。本文将深入探讨深基坑支护结构的选型原则，并结合实际案例，解析其在工程实践中的应用。首先，我们需理解深基坑支护的必要性和不同类型，如挡土墙、地下连续墙、土钉墙等。然后，我们将分析影响支护结构选择的关键因素，包括地质条件、基坑深度、周围环境和工程预算。

关键词：建筑工程；深基坑支护；结构选型；应用

一、深基坑支护结构概述

深基坑工程是现代城市建筑中不可或缺的一部分，尤其在高层建筑及地下空间开发项目中，为创造施工空间，往往需要向下挖掘至地表以下的深度，形成深大的基坑。这些基坑的开挖可能对周围环境，包括建筑物、地下管线、道路等产生重大影响，甚至引发地基沉降、地面塌陷等安全问题。因此，深基坑的支护结构设计是保证工程安全、稳定、质量和进度的关键环节。

深基坑支护结构，简单来说，就是一种在深基坑开挖过程中，为了防止坑壁坍塌，保护周边环境，以及确保施工人员安全而采取的临时性结构措施。它通过提供侧向和竖向的支撑，平衡基坑开挖所引起的土体侧压力和地下水压力，同时帮助控制地面沉降，确保整个工程的顺利进行。

深基坑支护结构的设计不仅要考虑结构自身的安全性和稳定性，还需关注其对周围环境的影响。施工过程中，严格的质量控制、工艺优化以及现场监测数据的分析，都是确保支护结构可靠、高效的关键。随着科技的进步，如数字化设计、智能监测技术的应用，支护结构的选型与设计正朝着更科学、更精准的方向发展。

二、深基坑支护结构选型原则

在深基坑工程中，支护结构的选型是项目成功与否的关键。设计人员在进行选型时，必须综合考虑一系列因素，以确保选择的支护结构既能满足工程安全和稳定性的要求，又能兼顾经济性和施工效率。以下是深基坑支护结构选型时应遵循的主要原则：

安全可靠：首要原则是保证基坑工程的安全，确保在施工过程中不会发生坍塌、滑坡等事故。设计人员应基于地质报告和现场勘查结果，评估可能的风险，选择足够强度和刚度的支护结构，以抵抗土压力、地下水压力和地震荷载。

   案例说明：在某市区的高层住宅项目中，设计团队根据地质报告中的砂质黏土层和地下水位高，选择了地下连续墙加内支撑的组合，以应对可能的土体侧移和地下水压力，确保了基坑稳定性。

经济合理性：支护结构的选型应考虑工程的整体成本。设计时应比较不同方案的材料成本、施工难度和时间成本，选择性价比最高的方案。同时，也要考虑长期维护和拆除成本。

   成本效益分析：在一项商业综合体的基础工程中，工程师对比了土钉墙与地下连续墙的方案。尽管土钉墙成本较低，但考虑到地质条件相对复杂，地下连续墙在长期使用中的稳定性更佳，虽然初期投入较高，但综合成本更为经济。

施工便捷性：选型时需要考虑施工的便捷性和可行性。易于施工的支护结构不仅能够缩短工期，降低施工风险，还能提高整体的工程效率。

   现场施工案例：在某地铁车站的深基坑工程中，考虑到周边建筑物密集，施工空间有限，设计采用了土钉墙结合微型桩的支护方案，这种结构施工速度快，对周边环境影响小，满足了项目要求。

环境适应性：支护结构应适应当地的地质条件和周围环境。特别是对于临近重要建筑、管线的基坑，应选择对周围环境影响较小的支护方式，以减少对周边设施的破坏和居民生活的干扰。

   环境保护措施：在一项临近历史建筑的基坑工程中，设计团队选择了轻型的土钉墙支护，并辅以严密的监测系统，以减小施工对周边建筑的振动影响，保护了历史文化遗产。

可维护性与可拆除性：设计时应考虑支护结构的维护和拆除要求。选择易于维护和后期拆除的结构，可以减少项目后期的工作量和成本。

科技与创新：利用新的科技手段，如数字化设计、智能监测技术，可以优化支护结构的设计，提高施工精度，降低风险，这也是现代深基坑支护结构选型中不应忽视的一环。

深基坑支护结构的选型是一项系统工程，需要在多个因素之间寻找平衡。设计人员需要结合工程的特定条件和施工需求，精细分析，灵活运用各种支护形式，确保支护结构在满足安全、经济和施工要求的同时，也能适应不断发展的科技和环保需求。通过科学的选型策略，深基坑支护结构将成为保障建筑工程顺利进行的有效屏障。

三、深基坑支护结构的应用实例与案例分析

深基坑支护结构种类繁多，每种结构都有其特定的应用场景。通过实际案例，我们可以更直观地了解不同支护结构的优缺点，并在实际项目中选择最适宜的方案。本节将通过几个典型的深基坑工程案例，解析不同支护结构的应用及其效果。

案例一：城市中心的商业综合体

在某城市的繁华地段，一座大型商业综合体的基坑工程需挖掘至地下四层。考虑到基坑深度大、周边环境复杂，设计团队在经过充分的地质勘查和风险评估后，选择了地下连续墙加内支撑的支护方案。地下连续墙提供了强大的侧向支撑，应对了深层土体的侧压力，而内部的钢筋混凝土支撑则增强了结构的稳定性，有效防止了基坑失稳。尽管这种方案初期投资较大，但由于施工过程中对周边环境的影响较小，且结构的长期稳定性较高，从而确保了项目的顺利进行。

案例二：临近历史建筑的地铁站

在另一座城市，地铁站的基坑工程紧邻一座历史悠久的建筑。为了保护古建筑，设计团队选择了轻型的土钉墙支护，同时配合先进的监测系统，实时监控基坑和历史建筑的状况。土钉墙的轻巧结构减少了对周边环境的影响，而监测系统则确保一旦发生异常，能立即采取措施进行调整。这种方案在保证基坑安全的同时，最大程度地减少了对历史建筑的振动影响。

案例三：住宅区的多层地下室

在一个居住区，开发商计划建设一个包含多层地下车库的住宅项目。由于地质条件以砂质黏土为主，且地下水位较高，设计者选择了土钉墙与微型桩的组合支护。该方案兼顾了经济性和结构稳定性，土钉墙作为主要的侧向支撑，微型桩则增强了土钉墙的稳定性，成本相较于地下连续墙更为经济，且施工速度快，对居民生活影响小。

案例四：工业区的大规模基坑

在某工业区，一个大型工厂建设需要挖掘一个深度超过30米的基坑。考虑到地基条件和工程规模，工程师决定采用双排桩加锚杆的支护方式。双排桩提供了足够的竖向支撑，而锚杆则增强了结构的横向稳定性，使得整个基坑工程在复杂地质条件下得以顺利进行，且施工过程中无需长时间封闭道路，减少了对周边交通的影响。

这些案例展示了深基坑支护结构的多样性和灵活性。在实际项目中，选择合适的支护结构需要根据地质条件、基坑深度、周边环境以及施工成本等多方面因素综合考虑。通过借鉴这些案例，设计人员可以更好地理解不同支护结构在实际应用中的表现，从而为将来的深基坑工程提供更科学、更经济的解决方案。随着科技的进步，未来的深基坑支护技术将更加注重环保、高效和智能化，以应对更为复杂和多样的工程需求。

结束语

深基坑支护结构的选型应当基于科学评估与综合考量。只有在充分理解工程需求和场地条件的基础上，才能做出最优选择，从而实现工程安全、经济与环保的多赢。在未来的建设中，我们期待看到更先进的支护技术与更精细化的选型策略，以应对日益复杂的工程挑战。希望本文的分享能对相关领域的工作者提供有益的参考，共同推动建筑工程行业的进步。

参考文献

[1]王祎. 建筑工程深基坑支护结构选型原则与应用[J]. 江苏建材, 2024, (03): 109-111.

[2]许鸿运. 建筑工程深基坑支护结构选型原则与应用[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2023, (19): 68-70.