巖土工程深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工探討

姚海鋒

關(guān)鍵詞：巖土工程;深基坑支護(hù);設(shè)計(jì)施工;土壓力狀況;策略

巖土工程作為一項(xiàng)基礎(chǔ)巖土工程其設(shè)計(jì)施工技術(shù)要點(diǎn)頗多，其中就包括了深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工技術(shù)?？陀^講影響這一技術(shù)實(shí)施的因素頗多，例如復(fù)雜的周邊環(huán)境以及變形控制技術(shù)高要求等等。實(shí)際上，就巖土工程整體而言，還需要深入探究其深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)用性與安全性，積累大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出新技術(shù)要求，保證深基坑支護(hù)建設(shè)到位，提高城市中建筑項(xiàng)目整體建造質(zhì)量。

一、巖土工程中深基坑支護(hù)的重要價(jià)值

巖土工程中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)是其施工質(zhì)量保障的重要基礎(chǔ)，也是基坑支護(hù)工程的關(guān)鍵依據(jù)，施工前需要對環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等等進(jìn)行全面勘察分析，對支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施科學(xué)設(shè)計(jì)，基于環(huán)境與工程需求層面為支護(hù)體系設(shè)計(jì)與施工奠定良好基礎(chǔ)。在這里也需要將多方面影響因素考慮進(jìn)來，保證有效提高基坑支護(hù)的整體施工質(zhì)量?？紤]到當(dāng)前城市用地緊張，巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工也存在極大壓力，例如它就深受周邊環(huán)境巨大影響，導(dǎo)致深基坑支護(hù)費(fèi)用成本負(fù)擔(dān)無限加大。在滿足建筑工程整體設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)上，則需要分析巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工中的諸多問題，規(guī)避安全事故，例如可以采用復(fù)合開挖、支護(hù)等等設(shè)計(jì)施工操作，解決已存在問題，滿足巖土工程深基坑支護(hù)施工所有要求。

巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工在巖土工程中非常重要，它需要圍繞勘察、設(shè)計(jì)、施工等多個(gè)環(huán)節(jié)展開，在過分關(guān)注施工過程中卻忽視了設(shè)計(jì)的重要價(jià)值。例如目前許多巖土工程承包商為有效爭取利益，在市場競爭中占據(jù)一席之地，選擇重視后期施工投入，卻嚴(yán)重忽視了前期工程設(shè)計(jì)，這就導(dǎo)致巖土工程中深基坑更深、更危險(xiǎn)。目前某些大城市中多存在5～10年甚至以上的建筑一、二層地下室，甚至出現(xiàn)了四、五層地下室，這就加大了深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工的整體難度，對技術(shù)人員在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作方面提出了更高要求。目前的城市化快速發(fā)展大背景下，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工工程是較為繁瑣的，且施工難度不低，施工深度較深，因此綜合考量周邊環(huán)境與地理位置頗為重要。必須深度把握周圍建筑物檢測內(nèi)容，如此對設(shè)計(jì)完工程管理體系很有幫助[1]。

巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的土壓力狀況研究

巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工技術(shù)種類較多，其中要確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)建設(shè)到位，有效體現(xiàn)深基坑支護(hù)工程施工安全性，有效降低深基坑挖掘過程中可能發(fā)生的土體形變概率?？紤]到深基坑支護(hù)工程中要保證其地下水疏通排放功能，因此必須始終保持工程施工環(huán)境干燥舒適。另外，要在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工中需要考慮其負(fù)重狀況，如果支護(hù)結(jié)果耐久性偏差，則可能存在工程設(shè)計(jì)施工安全隱患，必須加以注意。在這里，應(yīng)該客觀準(zhǔn)確分析深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工中的土壓力狀況。

就巖土工程施工環(huán)節(jié)，需要分析土壓力對于工程整體所產(chǎn)生的負(fù)重影響，因此需要對支護(hù)工程土壓力實(shí)施分析預(yù)測，做好細(xì)化分析，具體來講巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中就包含3種基本類型：

第一，在保持土壓力不動(dòng)情況下分析擋土墻體變化，此時(shí)分析土體變動(dòng)以及變動(dòng)程度大小，如果數(shù)值較小可以忽略不計(jì)。要對土體本身對于擋土墻體所發(fā)生的作用、所形成的壓力進(jìn)行分析，即分析靜止土壓力情況。

第二，在土壓力積極移動(dòng)過程中需要對深基坑支護(hù)工程中的土壓力進(jìn)行分析，了解土壓力切實(shí)作用于截土墻體上，分析截土墻體向前方移動(dòng)狀況。在墻后土體應(yīng)力達(dá)到一定程度以后，需要對墻后土體的壓力進(jìn)行分析，確保其壓力降到最低。

第三，在土壓力被迫移動(dòng)過程中，需要將其與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的土壓力分析到位，確保外界作用力作用于截土墻體上，分析土體位置移動(dòng)情況，滿足力學(xué)平衡要求。此時(shí)土體與墻體之間的壓力系數(shù)都能有所提升達(dá)到最高[2]。

巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)分析

在巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)過程中要面臨諸多外界因素影響，下文簡單從外界環(huán)境、設(shè)計(jì)參數(shù)、基坑的巖土取樣以及空間效應(yīng)四大方面展開分析，分析其所面臨的挑戰(zhàn)內(nèi)容。

環(huán)境問題

在巖土工程中，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)面臨諸多方面外界因素影響，這其中環(huán)境因素首當(dāng)其沖且影響十分巨大。在較深的施工環(huán)境中，施工流程、技術(shù)內(nèi)容都相當(dāng)復(fù)雜，這其中也必須思考環(huán)境因素的復(fù)雜性，它在一定程度上阻礙了施工進(jìn)程的順利推進(jìn)，因此必須做好勘察、設(shè)計(jì)工作。舉個(gè)例子，在軟土底層與涌水底層出現(xiàn)以后，需要建立深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)預(yù)警機(jī)制，但實(shí)際上卻缺乏這一預(yù)警機(jī)制，這導(dǎo)致基坑支護(hù)施工保證率嚴(yán)重下降，深受環(huán)境因素影響。

設(shè)計(jì)參數(shù)問題

巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)存在設(shè)計(jì)參數(shù)問題，其設(shè)計(jì)參數(shù)是否準(zhǔn)確也成為了之坑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)質(zhì)量高低的重要參考。在針對深基坑施工過程中，需要根據(jù)深基坑的深度變化分析巖土土體參數(shù)差距較大變化，結(jié)合多數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容分析取樣，一般來說其取樣數(shù)量較少、參數(shù)單一，設(shè)計(jì)參數(shù)結(jié)果對設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果、設(shè)計(jì)方案都產(chǎn)生了較大影響。在計(jì)算過程中也無法結(jié)合實(shí)際狀況，導(dǎo)致勘察精度、設(shè)計(jì)深度都深受影響。目前在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工程中參數(shù)取值方法相對復(fù)雜，其中提出了不同巖土體參數(shù)內(nèi)容，因此在計(jì)算設(shè)計(jì)過程中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，支護(hù)成果不甚理想。

巖土取樣問題

在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該伴隨深基坑中巖土體深度的不同變化進(jìn)行巖土取樣，有效應(yīng)對不同的巖土體取樣變化并展開分析，始終保證巖土體參數(shù)準(zhǔn)確性。在多數(shù)基坑設(shè)計(jì)中的參數(shù)進(jìn)行分析，按照最低規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)取樣并試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)較多時(shí)刻無法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行巖土取樣，其取樣數(shù)量與試驗(yàn)也不夠到位，直接導(dǎo)致參數(shù)誤差偏大。究其根本，說明深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中未能根據(jù)巖土體性質(zhì)規(guī)范進(jìn)行取樣試驗(yàn)，無法根據(jù)多種取樣方法做好現(xiàn)場巖土體參數(shù)綜合確定，導(dǎo)致無法獲得更為準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容[3]。

空間效應(yīng)問題

最后要分析深基坑開挖設(shè)計(jì)中的空間效應(yīng)問題，因?yàn)榛娱_挖要保證巖土體有效釋放，根據(jù)不同基坑形狀或基坑邊坡形狀、受力情況進(jìn)行重新布置。在結(jié)合基坑支護(hù)問題進(jìn)行分析過程中，需要充分考慮到開挖后所形成的陰陽角等諸多影響因素。綜上所述，空間效應(yīng)考慮欠缺直接影響了深基坑開挖設(shè)計(jì)支護(hù)體系。

巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)思路與施工要點(diǎn)

（一）巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的基本思路

巖土工程深基坑支護(hù)需要結(jié)合保護(hù)對象明確設(shè)計(jì)思路，主要參考深基坑深度分析其影響范圍，保證建立層層遞進(jìn)的安全、經(jīng)濟(jì)化設(shè)計(jì)體系，滿足勘察準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)合理以及施工安全要求。具體來講還需要做好以下4點(diǎn)：第一，需要確定調(diào)查對象，主要調(diào)查高壓線、燃?xì)夤芫€以及已有建筑房屋等等;第二，要做好巖土勘探工作，保證巖土體參數(shù)選取準(zhǔn)確到位，分析地下水實(shí)際分布狀況;第三，要計(jì)算模型的建立，計(jì)算其中的基坑支護(hù)作用力與反作用力;第四，需要選取設(shè)計(jì)方案并制作繪圖表示。

巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

深基坑支護(hù)施工中需要避免支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生任何變化，其中要對外界力量影響情況進(jìn)行分析，保證支護(hù)建設(shè)基礎(chǔ)明確，保證設(shè)計(jì)人員在施工前建立有效模型，并合理計(jì)算模型中內(nèi)容，例如要全方位考量各種地質(zhì)因素，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)在變形以后不影響其支護(hù)結(jié)構(gòu)的各種使用功能。在經(jīng)過多次反復(fù)計(jì)算以后，也要避免結(jié)果中存在的不真實(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)容，保證對深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)建設(shè)起到積極作用。如果存在設(shè)計(jì)緊急狀況，則需要修改設(shè)計(jì)方案，建立良好的預(yù)警機(jī)制[4]。

在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)過程環(huán)節(jié)必須考慮日后的施工完整性，同時(shí)考慮支護(hù)體系結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度問題，把握其中設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)節(jié)?？紤]到支護(hù)強(qiáng)度對工程質(zhì)量會產(chǎn)生較大影響，它直接決定了基坑支護(hù)的整體使用年限，充分考慮設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問題，例如結(jié)合地質(zhì)因素影響分析選擇正確的深基坑支護(hù)體系。

當(dāng)然，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型方面也必須創(chuàng)新，改造結(jié)構(gòu)，淘汰過往的結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)理念，發(fā)展新設(shè)計(jì)思路。例如要采用先進(jìn)的現(xiàn)代信息化設(shè)計(jì)技術(shù)，確保深度挖掘支護(hù)創(chuàng)新性，例如可以采用錨拉樁、內(nèi)支撐、雙排樁相互組合的綜合設(shè)計(jì)方法，保證深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)到位。在針對預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)方面，需要強(qiáng)化冠梁承受力與錨索應(yīng)力受力情況，保證基坑支護(hù)綜合考量錨索預(yù)應(yīng)力損失情況控制在可承受范圍之內(nèi)，避免發(fā)生任何事故，強(qiáng)化支護(hù)整體穩(wěn)定性。

巖土工程中深基坑支護(hù)施工要點(diǎn)

在巖土工程中要做好深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作，也要在隨后強(qiáng)調(diào)施工技術(shù)要點(diǎn)應(yīng)用，下文簡單分析5點(diǎn)：

1做好分層分段開挖與支護(hù)施工

在巖土工程施工中要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)來看，分析基坑損壞問題，從局部中的某一點(diǎn)或某一條線來展開施工操作，分析基坑邊坡位置應(yīng)力上限問題，避免基點(diǎn)被破壞以及破壞范圍不斷蔓延。在對基坑穩(wěn)固性與持久性進(jìn)行分析過程中，需要對施工中的挖掘受力面積進(jìn)行有效控制，確保最快速度完成深基坑支護(hù)體系有效搭建，體現(xiàn)支護(hù)深基坑支護(hù)價(jià)值。在施工過程中需要保證開挖過程中仔細(xì)觀察、檢測排水狀況以及土壤砂石構(gòu)造，同時(shí)對某些未知地下埋藏物信息進(jìn)行搜集整理。另外，需要反復(fù)展開現(xiàn)場原位試驗(yàn)，充分使用豐富試驗(yàn)操作來進(jìn)一步收集大量數(shù)據(jù)信息，保證做好信息反饋工作，完善相關(guān)施工方案與計(jì)算方法，回歸到基本理論實(shí)踐過程做好施工準(zhǔn)備[5]。

2做好現(xiàn)場變形觀測

要根據(jù)極限平衡原理對巖土工程中的某些復(fù)雜場景進(jìn)行分析，做好深基坑支護(hù)施工工作，對建筑工程中的某些形變問題進(jìn)行分析，有效處理巖土工程復(fù)雜場地深基坑支護(hù)情況，確保計(jì)算結(jié)論具有其重要價(jià)值意義。在結(jié)合現(xiàn)場變形觀測結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析過程中，需要結(jié)合現(xiàn)實(shí)形變情況分析復(fù)雜場地的深基坑支護(hù)工程施工情況，主要對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的變形數(shù)據(jù)做好現(xiàn)場檢查，消除安全隱患問題[6]。

3保證施工質(zhì)量

要保證深基坑支護(hù)良好的施工質(zhì)量，體現(xiàn)深基坑支護(hù)工程建設(shè)的核心機(jī)制，嚴(yán)格遵照反復(fù)論證結(jié)果來設(shè)計(jì)支護(hù)方案，不隨意更改深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，基本上要做到“一層做、一層支護(hù)、挖一段、做一段支護(hù)”的施工結(jié)構(gòu)。即要保證做到挖一層做一層支護(hù)，挖一段做一段支護(hù)，始終保持開挖順序與方法與支護(hù)設(shè)計(jì)方案保持一致。與從同事，要在深基坑支護(hù)施工過程中堅(jiān)持做到“先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”，主要是對施工中土方活動(dòng)的范圍進(jìn)行控制。要盡量做到挖掘進(jìn)程的均勻，嚴(yán)禁隨意挖掘的情況。要盡量減少基坑的暴露時(shí)間，同時(shí)要合理規(guī)劃土方卸荷時(shí)間，并有專門的施工人員負(fù)責(zé)對基礎(chǔ)工程的用過的基坑及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)工作，從而避免基坑支護(hù)施工可能帶來的諸多安全隱患因素。另外，在設(shè)計(jì)與支護(hù)施工二者應(yīng)各自發(fā)揮優(yōu)勢。這里必須考慮到巖土工程中復(fù)雜場地深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)單位要對分析勘察數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)方案不斷完善。借助豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的測算方法增強(qiáng)深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性和實(shí)效性，不能疏忽任何一個(gè)可能出現(xiàn)的問題細(xì)節(jié)，支護(hù)施工單位在施工過程中一定要確保施工過程的安全性，遇到任何臨時(shí)或者突發(fā)狀況都要及時(shí)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，共同商議處理措施，為施工工程的順利進(jìn)行而不斷努力[7]。

4建立技術(shù)人員監(jiān)督與指導(dǎo)機(jī)制

要在巖土工程深基坑支護(hù)施工中建立技術(shù)人員監(jiān)督和指導(dǎo)機(jī)制，結(jié)合國家工程部所規(guī)定內(nèi)容與實(shí)踐需要制定基坑工程支護(hù)施工相關(guān)細(xì)則內(nèi)容，保證深基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有效明確。在這一過程中也要建立相對健全的技術(shù)人員跟班制度，有效規(guī)避施工過程中可能發(fā)生的各種風(fēng)險(xiǎn)事故因素。例如在解決深基坑支護(hù)工程中的地下水問題時(shí)，需要采取相應(yīng)技術(shù)措施，保證地下水位降到合理范圍內(nèi)，同時(shí)做好全天負(fù)責(zé)抽水工作，提高深基坑支護(hù)施工質(zhì)量水平[8]。

5計(jì)算調(diào)整深基坑支護(hù)土壓力數(shù)據(jù)

要在深基坑支護(hù)施工過程中計(jì)算調(diào)整其支護(hù)土壓力數(shù)據(jù)，對深基坑變形施工過程的巨大影響進(jìn)行分析。考慮到基坑支護(hù)變形主要發(fā)生在基坑邊坡位置，容易導(dǎo)致深基坑周圍建筑變形，所以需要對變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，掌握深基坑中可能存在的技術(shù)缺陷問題，結(jié)合實(shí)際解決這些實(shí)際問題。在處理邊坡變形問題過程中，需要遵循相關(guān)規(guī)范技術(shù)流程，結(jié)合工藝手段與科學(xué)技術(shù)手段對基坑邊坡變形問題進(jìn)行分析，做好相關(guān)評估工作[9]。比如說要采用圓弧滑動(dòng)方法計(jì)算深基坑邊坡土質(zhì)部分穩(wěn)定系數(shù)Fs，參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求建立土壓力計(jì)算分析機(jī)制。在這里就需要結(jié)合瑞典條分析算法獲得計(jì)算結(jié)果，分析其中計(jì)算結(jié)果差異，確?；又ёo(hù)計(jì)算過程貼近實(shí)際進(jìn)行支護(hù)力計(jì)算，進(jìn)而獲得理想化的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工方案。再者，還要加強(qiáng)深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)理念，當(dāng)前，我國并沒有明確規(guī)定基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通常情況下，僅僅采用了朗肯理論等進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，也采用準(zhǔn)確度不高的等值梁法進(jìn)行計(jì)算，且會提高成本，所以當(dāng)前相關(guān)的人員要在理論與規(guī)范上進(jìn)行完善。加強(qiáng)對巖土工程深基坑支護(hù)施工的管制力度，這是為了更好地解決施工中存在的一些問題，管理人員要進(jìn)行每日的檢查工作，若存在問題，要與施工人員共同考慮，經(jīng)過有效的協(xié)商解決問題[10]。

總結(jié)：

在巖土工程中，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工面臨相對復(fù)雜的場地地質(zhì)條件，因此結(jié)合多種設(shè)計(jì)與施工思路方案展開工程建設(shè)是有必要的。在深基坑支護(hù)項(xiàng)目中必須結(jié)合實(shí)際情況對相應(yīng)技術(shù)方案進(jìn)行合理協(xié)調(diào)，注重安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用，保證掌握較強(qiáng)的設(shè)計(jì)施工技術(shù)。爭取從項(xiàng)目勘察、設(shè)計(jì)、施工等諸多環(huán)節(jié)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，確保做到對深基坑支護(hù)工程的有效促進(jìn)，不斷完善、健全相應(yīng)技術(shù)體系。

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