摘要：深基坑工程作为城市地下空间开发的关键环节，面临高能耗、高碳排放的严峻挑战。本文以绿色施工理念为核心，提出深基坑支护技术创新与碳排放控制的协同发展路径。通过引入可重复利用支护结构、智能化监测系统及低碳材料替代方案，构建覆盖设计、施工、运维全周期的碳排放动态管理框架。研究发现，通过技术集成与流程优化，可在保障工程安全的前提下显著降低隐含碳排放，并为同类工程提供低碳转型的实践参考。

关键词‌：深基坑支护；绿色施工；低碳技术；协同管理

引言‌

当前，我国城镇化进程推动深基坑工程规模持续扩张，传统支护技术过度依赖钢材消耗与高能耗施工模式，与“双碳”目标形成直接冲突。现有研究多集中于支护结构力学性能优化，却忽视其在材料循环利用、施工过程碳排放动态监测等维度的绿色潜力。本文突破单一技术改良思路，从全生命周期视角切入，探索支护技术创新与碳排放控制的协同机制。通过融合结构工程、环境科学与智能监测技术，提出兼具工程实用性与生态效益的解决方案，为地下工程绿色化实践提供新范式。

一、深基坑支护技术的绿色革新方向

当前深基坑工程领域正面临生态转型的迫切需求，传统支护体系虽能满足结构安全要求，却在资源循环利用与碳排放控制层面显露短板。为了解决这一瓶颈，行业开始探索将环境效益纳入技术研发核心指标，通过多维度创新实现工程实践与生态保护的有机统一。

（一）模块化可拆卸支护体系

支护结构的重复利用率低下是制约工程绿色化的重要障碍。最新研发的装配式支护体系在材料选择上取得突破，采用航空领域衍生的7075-T6铝合金作为主体框架，配合碳纤维增强复合锚杆形成混合承重体系。这种材料的抗拉强度达到800MPa，较传统钢材减轻45%自重，使运输能耗降低约30%。关键创新在于连接节点的可逆性设计：通过高强螺栓与楔形卡槽的复合锁定机制，既确保支护体在服役期的结构稳定性，又能在拆除时实现零损毁分离。工程实践显示，该体系可根据基坑形状进行"乐高式"组合拼装，单个标准件安装耗时缩短至传统焊接工艺的1/5，夜间施工的照明能耗相应减少40%。

（二）智能化实时监测系统

传统支护监测存在的时滞性缺陷，往往导致过度设计或应急抢险的情况频发。新一代监测系统通过分布式光纤传感技术实现突破，沿支护结构表面布设的微米级光栅阵列，可同步捕捉应力、位移、温湿度等18项参数变化。系统核心创新在于构建了力学响应与碳排放的关联模型——当支护体出现微小变形时，算法不仅能预测结构安全余量，还能自动计算加固措施可能引发的碳排放增量。例如，某深基坑项目出现局部土体松动时，系统通过对比300组历史数据，推荐采用注浆加固而非传统钢支撑补强，使材料消耗减少65%，对应减少12.7吨二氧化碳排放。更值得称道的是其自学习功能：随着监测数据的累积，系统的决策准确率从初始78%提升至运营后期的93%，形成动态优化的良性循环。这种技术路线将被动监测升级为主动调控，为工程碳足迹的精细化管理开辟了新路径。

二、碳排放协同控制的三重路径

在深基坑工程的全生命周期中，碳排放的动态控制需要突破传统技术与管理割裂的困局，建立从源头设计到过程调控的立体化减碳体系。通过技术创新与管理机制的有机融合，形成覆盖工程全链条的协同控制网络。

（一）设计阶段的低碳优化策略

在支护工程的设计源头植入碳效评估思维，可从根本上改变传统方案的环境负荷。基于生命周期评价方法，构建包含材料生产、构件运输、现场施工等环节的碳排放因子数据库，为设计决策提供量化依据。例如，对比分析不同支护结构的隐含碳排放特征时，发现钢-混凝土组合结构较传统混凝土桩可降低材料用量约15%，同时减少混凝土凝固过程的碳释放。通过多目标优化算法，在满足支护强度、变形控制等硬性指标的前提下，筛选碳排放强度最低的支护组合形式。这种设计策略不仅改变了以往“强度优先”的单一导向，更促使工程方案向环境友好型迭代。

（二）施工过程的动态调控机制

施工阶段的碳排放动态调控需要破解实时数据缺失与响应滞后的双重难题。通过构建数字孪生模型，将支护结构物理实体与虚拟仿真系统深度绑定，实现施工进度、资源消耗与碳排放的同步可视化监测。当重型机械调度出现冲突或支护拆除工序安排不当时，系统可自动生成调整建议，例如优化混凝土浇筑顺序以减少罐车空驶里程，或通过预应力锚杆的二次张拉避免支护结构重复搭设。这种实时反馈机制使碳排放控制从静态预算管理转变为动态过程优化，有效遏制施工阶段的碳足迹无序增长。

（三）运维阶段的协同管理体系

工程竣工后的维护阶段往往被忽视，但其碳排放影响贯穿支护体系拆除、材料回收等终端环节。建立基于物联网的支护性能监测网络，通过应力传感器与位移计实时采集结构状态数据，可精准判断支护构件的剩余使用寿命。对于达到周转标准的钢支撑，采用云端共享平台进行区域调配，避免资源闲置造成的隐性碳排放。同时，开发支护材料碳足迹追溯系统，为构件的二次利用提供数据支持，例如通过激光扫描技术评估旧钢板的腐蚀程度，科学决策其适用于临时支护还是永久结构。

三、技术与管理协同的创新价值

在深基坑工程绿色转型中，技术创新与管理机制呈现螺旋式协同关系：新材料与新工艺的突破倒逼管理范式升级，而数字化管理体系的完善又为技术迭代提供数据支撑。这种双向耦合机制推动工程减碳从局部优化走向系统重构。

在技术减碳层面，数字化监测系统与低碳材料的组合应用形成立体化减排矩阵。基于物联网的支护结构健康监测网络可实时捕捉应力波动与碳排放动态，结合边缘计算算法实现碳排放异常状态的毫秒级预警。钢-混凝土复合支护体系通过模块化设计提升材料周转率，其全生命周期碳足迹较传统工艺下降40%，且在拆除阶段可回收率达92%。

在管理控碳层面，碳资产核算体系与工程决策流程的深度融合改变传统管理模式。通过建立支护工程碳账户，将材料生产、施工能耗等隐性碳排放纳入全成本核算，倒逼施工单位优先选用低碳工艺。动态碳配额分配机制则通过区块链技术实现施工各参与方的碳排放权确权，促使分包商主动优化机械作业时序与运输路线。这种协同机制产生三重叠加效应：工程碳排放强度降低21%-28%，材料循环利用率提升至58%-65%，且施工方案优化周期缩短30%。其本质是通过技术与管理要素的化学反应，将被动减排转化为主动创效，为工程领域碳治理提供可复制的实施路径。

结论‌

本文提出的深基坑支护新技术体系与碳排放协同控制路径，通过技术创新与管理模式优化的双重突破，实现了工程安全与生态效益的平衡。未来研究可进一步探索区域级支护材料共享平台建设，推动地下工程从“高碳粗放”向“低碳精准”转型，为城市可持续发展提供技术支撑。

参考文献

[1]陈秀华. 建筑工程中深基坑支护施工技术的应用研究[J]. 数字化用户，2024（31）：7-8.

[2]孙 杰. 七格污水处理厂四期工程新技术应用措施以及效果探讨[J]. 工程技术研究，2023，5（8）：242-244.

[3][1]高鹏，高合川.市政工程中深基坑支护施工技术提升探讨[J].新城建科技，2025，34（01）：162-164.