巖土工程深基坑支護設計與施工中存在的問題及對策

張恩重

（山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014）

地下空間的開發(fā)必然導致基坑周邊環(huán)境的復雜性，尤其在城市中心進行施工時，由于周邊都是建筑物，這種情況下進行深基坑的開挖，受到周圍環(huán)境的影響比較大，不僅使得深基坑的安全風險更大，而且對工程周圍的建筑的安全也有非常大的影響。因此，對于新建的基坑在設計過程中，必須考慮周圍環(huán)境的影響，還要符合發(fā)展的新要求以及安全要求，在此基礎上還要節(jié)省成本，獲得更大的經(jīng)濟效益。在建筑施工中，必須到施工現(xiàn)場進行詳細的調查，然后給出合理的設計方案，從而保障深基坑工程建設可以更好地開展。當前，深基坑設計過程中，最重要的問題就是安全問題，深基坑支護容易出現(xiàn)變形，這對于深基坑支護的安全性影響非常大，必須得到解決。

1 研究巖土工程深基坑支護設計與施工問題的重要性

巖土施工中存在諸多不安全因素，工作人員需要對工程內部的結構進行了解，并熟知施工要求，做好深基坑支護設計與施工。通過深基坑的支護設計和施工工序，可以讓施工人員對施工作業(yè)有進一步的了解，同時也為施工人員提供更安全、更可靠的工作環(huán)境。

當前，高層建筑中深基坑支護設計的應用越來越廣泛，地下空間的開發(fā)已然成為城市發(fā)展的一大熱點，在城市建設過程中，對于深基坑支護的質量要求更高，要求其滿足安全可靠、經(jīng)濟節(jié)約的需要，同時還要考慮到周邊環(huán)境的影響。這些原則需要貫穿整個深基坑支護設計和項目施工的全過程，保證深基坑支護結構的安全性與可靠性，預防深基坑工程施工事故的發(fā)生。

2 巖土工程深基坑支護設計中存在的問題

2.1 支護結構側向土壓力的計算問題

在巖土工程中，擋土結構端部嵌入土中，土對結構變形的約束作用與通常結構支撐不同，土的變形影響是不可忽略的。考慮到這一特點，嵌入端不能按固定端進行計算。上部錨桿作為腰梁的支撐點，其變形影響也至關重要，而且不能將其視作鉸支座。因此，在實際計算過程中，土和錨桿對擋土結構的支撐作用應視為彈性支座，支護結構常采用平面桿系結構彈性支點法來計算，按平面結構進行分析得到的支點力作為荷載反向施加在支撐上，同時計算應滿足變形協(xié)調條件。

2.2 支護結構的空間效應

在深基坑支護結構設計與施工過程中，基坑一旦出現(xiàn)較大的水平位移，或者是發(fā)生變形，對于周圍的土體的狀態(tài)會產生較大的影響，使得土體產生兩邊小、中間大的情況，并沿著基坑附近不斷向基坑內進行擴展，造成深基坑支護體系的失穩(wěn)，影響深基坑結構的穩(wěn)定性和安全性。據(jù)調查，深基坑失穩(wěn)主要是空間位移造成的。在最初進行支護結構設計時，沒有考慮空間效應帶來的影響，只是單一地將剖面作為一個獨立的計算單元進行設計，這種設計顯然是不合理的。因此，深基坑支護在設計的時候應充分考慮空間結構的關系，需要對支撐結構進行一定的調整，從而適應空間位移。

2.3 支護結構設計計算不符合實際受力情況

在深基坑支護設計過程中，很多設計單位多從理論層面進行設計，然而在設計的施工過程中，深基坑支護的受力是非常復雜的，往往比受力平衡體系還要復雜得多，因此不僅要在理論上進行考慮，還要在施工過程中根據(jù)實際情況全面考慮多種因素。而且，在巖土設計中有些理論還不夠成熟，設計人員在設計過程中不能完全依賴計算，還要結合實際地質環(huán)境綜合考慮設計方案。在進行深基坑支護設計的過程中，不能只考慮靜態(tài)受力平衡，還要考慮支護結構動態(tài)受力情況，這樣才能設計出符合要求、符合實際的支護方案。

3 巖土工程深基坑支護施工中存在的問題

3.1 施工過程與施工設計不符

在巖土施工過程中，深基坑整個施工周期一般是由設計和施工兩個團隊共同負責的，設計團隊在設計過程中經(jīng)常只考慮理論部分，施工團隊則要考慮更多實際的支護情況和問題。因此，設計團隊與施工團隊之間就需要更多的交流，否則可能會造成設計與施工不能完美地結合，并出現(xiàn)脫節(jié)的情況。施工團隊在實際施工中，可能會為了施工方便抑或是考慮施工成本而違背設計原則，這就導致基坑支護存在安全隱患，最終造成更多嚴重質量問題，導致施工工程不達標，造成難以挽回的損失。

3.2 施工人員對技術掌握不熟練

雖然很多施工單位的施工技術都相對比較先進，但是基礎施工人員往往對于施工技術的掌握不夠熟練，不能熟練完成一些技術較強的工作。這就要求施工單位在施工前應對施工作業(yè)人員進行全面的培訓交底，不僅要提升人員的水平和能力，還要讓他們學習掌握一些圖紙知識，使得他們可以看得懂圖紙中的一些符號用語，這樣在施工中才可以減少失誤，提升工作效率。

4 巖土工程深基坑支護設計與施工問題的解決措施

4.1 合理選擇支護形式

在巖土深基坑支護施工中，對于深基坑支護的地質條件和地形條件等要進行嚴格的勘察，明確地基土層類型以及含水量，并做好土體相關試驗工作。在實際施工過程中需要對巖土周圍的穩(wěn)定性進行判斷，穩(wěn)定性如果滿足要求就可以直接進行施工，但需要放坡等操作，使得深度可以達到標準，這樣可以保證深基坑施工的質量。傳統(tǒng)的單一支護形式已無法滿足復雜基坑設計施工要求，常常需要多種支護形式相結合，根據(jù)不同的施工范圍、施工情況采取不同的施工方式。深基坑支護施工中主要有以下幾種支護形式：（1）支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)主要包括型鋼組合支撐、鋼筋混凝土支撐以及鋼管內支撐3種形式，在實際施工中選擇支撐系統(tǒng)是為了避免深基坑出現(xiàn)過大位移。（2）擋土系統(tǒng)。根據(jù)施工要求，可以減少施工過程中深基坑的壓力，主要包括鋼筋混凝土樁、水泥攪拌樁、鋼板樁等形式。（3）擋水系統(tǒng)。擋水系統(tǒng)主要是根據(jù)施工現(xiàn)場的水文情況來進行設計的，防止出現(xiàn)基坑滲水、坑底隆起等事故，使得基坑的可靠性與安全性可以得到保證，施工時需要根據(jù)實際的要求選擇合適的施工形式。

4.2 完善施工設計

巖土工程深基坑支護設計還應對施工現(xiàn)場的地質、地形進行詳細的考察，綜合考慮外界環(huán)境對施工可能造成的影響，特別是環(huán)境因素可能會對施工的穩(wěn)定性和安全性造成較大的影響。在進行深基坑設計的過程中可以采取以下類型：（1）排樁支護。這種形式指的是采用鋼板樁施工或鉆孔灌注施工等形式來提升深基坑支護的穩(wěn)定性，同時鋼板樁可以減少土方開挖回填量、縮短工期。（2）深層攪拌樁支護。這種支護方式在施工中較為復雜，深層攪拌樁支護可以更好地滿足施工要求，且能形成止水帷幕達到截水的效果；樁墻中插入型鋼，可以使得基坑的穩(wěn)定性更好；基坑深度較深時，可以結合錨索支護。在實際施工中采用水泥、固化劑等材料攪拌成樁，在攪拌過程中使其充分進行物理和化學的反應，使得攪拌樁滿足施工要求。（3）地下連續(xù)墻支護?？梢员苊獬霈F(xiàn)基坑周邊變形過大等問題，在支護前要保證基坑的穩(wěn)定性，可以利用連續(xù)墻及內支撐支護系統(tǒng)來提升基坑整體穩(wěn)定性，避免影響周圍環(huán)境。

4.3 優(yōu)化深基坑參數(shù)取值

在支護結構設計過程中，各項參數(shù)是衡量支護結構穩(wěn)定性和安全性的重要指標，因此深基坑支護結構的參數(shù)也需要不斷優(yōu)化。在設計過程中的主要參數(shù)包括樁徑、樁間距、嵌固深度等相關數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)參數(shù)對于深基坑設計有著非常大的影響，尤其是樁徑、樁間距的參數(shù)設置，對于深基坑設計的穩(wěn)定性產生直接影響。一般情況下，樁徑越大深基坑越不容易變形，但是也有一定的范圍，到一定程度的時候影響就會小很多，并且深基坑樁徑越大，所要花費的成本也會越高，因此需要制定合理的樁徑數(shù)據(jù)。而樁間距離過大深基坑越容易變形，但是過小也會增加成本，因此也需要根據(jù)實際情況制定合理的數(shù)值，既保證安全性和穩(wěn)定性，又可以節(jié)省成本。在進行樁嵌固深度的參數(shù)設置時，需要對其反復驗證和調整，這樣才能保證其合理性。

4.4 加強施工團隊和設計團隊的溝通合作

在深基坑支護施工中，還要解決深基坑空間位移問題，這就需要施工團隊與設計團隊有良好的合作，可以保持良好的溝通，并根據(jù)工程實際情況采取科學合理的解決方法。不僅要保證工程的質量，也要為企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益，使得工期得以縮短，施工成本得以減少，施工效率得到提高。設計團隊人員應該加強對現(xiàn)場的考察與勘測，從而對設計進行合理的修改和優(yōu)化，使得實際施工的難度可以得到降低。設計人員應收集基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保基坑的安全，保證施工人員可以按照施工方案來進行。施工人員在專業(yè)知識上有一定欠缺，因此要不斷提升自己，在遇到難以解決的問題時不要盲目施工，應該向設計人員求助，得到科學的指點之后才可以繼續(xù)施工。因此，施工人員與設計人員都需要履行好自己的職責，相互溝通與合作，保證巖土工程的順利實施。

5 結束語

綜上所述，深基坑支護在巖土工程中是非常重要的一個環(huán)節(jié)，在實際設計過程中，應當對工程現(xiàn)場地質環(huán)境進行勘察，詳細了解工程現(xiàn)場和周圍的環(huán)境，結合實際情況進行深基坑支護的優(yōu)化設計，通過反復驗證和調整，最終保證設計的穩(wěn)定性和安全性。