芻議巖土工程深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)及施工問題

梁世慶

（大連黃海巖土工程勘察有限公司）

深基礎(chǔ)施工是高層建筑施工中較為重要，而深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證深基礎(chǔ)順利施工的關(guān)鍵。故巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工存在的問題是值得我們關(guān)注的。

1 巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中存在的問題

（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力的計(jì)算問題

土壓力是土與擋土之間相互作用的結(jié)果，它與結(jié)構(gòu)的變形和土體本身性質(zhì)都有著密切關(guān)系。傳統(tǒng)德計(jì)算僅考慮幾種極限狀態(tài)，即所謂主動(dòng)、被動(dòng)與靜止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于無支撐或錨桿德情況，由于支護(hù)結(jié)構(gòu)德變形受支撐、錨桿等影響，因此其土壓力將有可能達(dá)到主動(dòng)土壓力狀態(tài)，也可能存在于靜止土壓力與主動(dòng)土壓力之間的狀態(tài)，并隨著基坑開挖的進(jìn)行不斷變化發(fā)生。傳統(tǒng)德庫侖土壓力和朗肯土壓力理論無法考慮結(jié)構(gòu)變形的影響和土壓力分布德空間效應(yīng)，也無法考慮土體的固結(jié)、流變及開挖施工中土擾動(dòng)的影響。故需要對(duì)時(shí)間效應(yīng)和空間效應(yīng)深入研究。

（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)的空間效應(yīng)問題

深基坑開挖中大量的實(shí)測資料表明：基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩頭小，深基坑邊坡的失穩(wěn)，常常以長邊的居中位置發(fā)生，這足以說明深基坑開挖是一個(gè)空間問題。目前在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，完全沒有考慮內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)的這一空間效應(yīng)，將內(nèi)撐式和拉錨式同等看待，即僅僅提供一個(gè)水平支撐力, 是不合理的。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是按平面應(yīng)變問題處理的。對(duì)一些細(xì)長條基坑來講，這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實(shí)際的，而對(duì)近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進(jìn)行空間問題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。

（3）支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際受力不符問題

近來，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算仍基于極限平衡理論，但支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力并不那么簡單。工程實(shí)踐證明，有的支護(hù)結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計(jì)計(jì)算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對(duì)安全的，但有時(shí)卻發(fā)生破壞；有的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小，甚至達(dá)不到規(guī)范的要求，但在實(shí)際工程中卻滿足要求。極限平衡理論是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種靜態(tài)設(shè)計(jì)，而實(shí)際上開挖后的土體是一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，也是一個(gè)土體逐漸松弛的過程，隨著時(shí)間的增長，土體強(qiáng)度逐漸下降。

（4）地下水控制設(shè)計(jì)問題

地下水控制是基坑工程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，由于土質(zhì)與地下水位條件的不同，基坑開挖的施工方法各有不同。在基坑開挖中，降水排水及止水對(duì)工程的安全與經(jīng)濟(jì)有重大的影響，多數(shù)基坑工程事故與水有關(guān)系。多數(shù)情況下軟土地區(qū)地下水位較高，深基坑工程開挖時(shí)為改善挖土操作條件，提高土體的抗剪強(qiáng)度，增加土體抗管涌、抗承壓水、抗流砂的能力，減少對(duì)圍護(hù)體的側(cè)壓力，從而提高基坑施工的安全度，往往對(duì)坑內(nèi)、坑外采取降水。但降水過程中，由于含水層內(nèi)的地下水位及土層內(nèi)液壓下降使土體粒間效應(yīng)力增加，從而使地面沉降。嚴(yán)重時(shí)地面沉降會(huì)造成相鄰建筑物的傾斜與破壞及地下管線的破壞。還有，在坑內(nèi)降水時(shí)，如果降水深度過深、水位差增加, 而造成管涌工程事故。為此，在施工決策前，需要了解施工中可能發(fā)生的各種情況及其危害程度，以便提出更優(yōu)的決策方案，獲得更優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益及保障施工安全。

2 巖土工程深基坑支護(hù)施工中存在的問題

（1）施工過程與施工設(shè)計(jì)存在著很大的區(qū)別

進(jìn)行深基坑支護(hù)施工的過程中，深層攪拌樁水泥摻量的不足始終都會(huì)有這個(gè)問題存在，這就至使水泥土支護(hù)強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，而使水泥土的裂縫出現(xiàn)，另外，在實(shí)際的施工中，也會(huì)出現(xiàn)偷工減料的現(xiàn)場。在進(jìn)行深基坑挖土設(shè)計(jì)的過程中，通常都會(huì)對(duì)挖土的施工程序用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來降低支護(hù)發(fā)生變形的現(xiàn)象，并且要進(jìn)行圖紙交底，往往在施工現(xiàn)場，這些程序卻被忽略，部分施工單位為了趕工期，降低成本，而使用不合格產(chǎn)品或是減少人工與材料。深基坑開挖工程最主要的問題是空間問題，傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是按平面應(yīng)變問題處理的，對(duì)一些細(xì)長條基坑來講，這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實(shí)際的，而對(duì)近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進(jìn)行空間問題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。這便是設(shè)計(jì)過程中與具體施工實(shí)踐中存在的差別，所以設(shè)計(jì)人員要與技術(shù)人員高度重視。

（2）土方開挖與邊坡支護(hù)不配合

土方開挖技術(shù)要求不嚴(yán)格，施工的組織和管理較為簡易。但是擋土的支護(hù)對(duì)技術(shù)的要求卻非常嚴(yán)格，相對(duì)土方開挖而言，無論是施工的組織或是管理都不容易操作。因此在具體的土方施工實(shí)踐中，大型規(guī)模的工程多數(shù)都由具有高度專業(yè)水平的施工技術(shù)人員負(fù)責(zé)施工，且多數(shù)情況要訂立兩份平行合同。顯然，這在施工過程中就會(huì)出現(xiàn)施工管理協(xié)調(diào)的難度增大的問題，比如土方施工隊(duì)伍之間因?yàn)楣て谝蠖鴵屵M(jìn)度，由于工人工資問題而拖延工期，這就在進(jìn)行開挖的過程中打亂了合理的施工秩序，尤其是雨季施工的月份，更嚴(yán)重的是為了省工而不照顧給擋土支護(hù)施工留有足夠的工作臺(tái)面，以至支護(hù)施工不能進(jìn)行有效的工作，時(shí)間上也沒有預(yù)留相應(yīng)的支護(hù)時(shí)間來完成支護(hù)工作。

（3）邊坡修理不符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)場的深基坑施工過程中多數(shù)會(huì)出現(xiàn)超挖以及欠挖的現(xiàn)場，追其原由，施工單位技術(shù)管理人員沒有對(duì)現(xiàn)場情況進(jìn)行全力的管理以及機(jī)械操作人員專業(yè)技能不達(dá)標(biāo)都有關(guān)系，因此這些不利因素都是引起機(jī)械在結(jié)束開挖后出現(xiàn)邊坡表面在順直度以及平整度方面無法到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的原因，如果讓施工工人進(jìn)行修理的話，又要受到限制條件的制約而使挖掘無法進(jìn)行到設(shè)計(jì)的深度，所以擋土在支護(hù)后常會(huì)發(fā)生超挖以及欠挖的不良現(xiàn)象。這就是深基坑在進(jìn)行支護(hù)施工過程中存在的最為普遍的現(xiàn)象。

3 存在于巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工問題的實(shí)施策略

（1）要更新較老的深基坑支護(hù)在設(shè)計(jì)方面的理念：在傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上，在已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累上，建立以施工監(jiān)測為主導(dǎo)的信息反饋動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)體系。

（2）對(duì)基坑支護(hù)的質(zhì)量進(jìn)行全程控制：施工技術(shù)人員要嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)方案組織施工，施工管理人員要協(xié)調(diào)好基坑支護(hù)單位和挖土單位的關(guān)系與監(jiān)督管理各方的施工質(zhì)量。

（3）重視對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的觀測：設(shè)計(jì)人員要參與基坑邊坡的變形觀測、與周圍建筑物及結(jié)構(gòu)變形的觀測，做到及時(shí)分析數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行補(bǔ)救和控制措施。

4 結(jié) 語

巖土工程深基坑支護(hù)工程需要依據(jù)情況做出可行的施工設(shè)計(jì)方案，并做好周密的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和土方開挖方案。設(shè)計(jì)人員與施工人員進(jìn)行準(zhǔn)確的技術(shù)交流來共同完成深基坑支護(hù)工作，且設(shè)計(jì)人員要跟蹤觀測，隨時(shí)解決。施工人員增加施工技術(shù)能力并增強(qiáng)管理和協(xié)調(diào)各單位作業(yè)與施工質(zhì)量。

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[3]易運(yùn)戰(zhàn)，孟國民，孔凡林.巖土工程深基坑支護(hù)技術(shù)的探討[J].西部探礦工程，2008(8).