芻議巖土工程深基坑支護的設計及施工問題

梁世慶

（大連黃海巖土工程勘察有限公司）

深基礎施工是高層建筑施工中較為重要，而深基坑支護結構設計是保證深基礎順利施工的關鍵。故巖土工程深基坑支護設計與施工存在的問題是值得我們關注的。

1 巖土工程深基坑支護設計中存在的問題

（1）支護結構側向土壓力的計算問題

土壓力是土與擋土之間相互作用的結果，它與結構的變形和土體本身性質(zhì)都有著密切關系。傳統(tǒng)德計算僅考慮幾種極限狀態(tài)，即所謂主動、被動與靜止狀態(tài)。對于無支撐或錨桿德情況，由于支護結構德變形受支撐、錨桿等影響，因此其土壓力將有可能達到主動土壓力狀態(tài)，也可能存在于靜止土壓力與主動土壓力之間的狀態(tài)，并隨著基坑開挖的進行不斷變化發(fā)生。傳統(tǒng)德庫侖土壓力和朗肯土壓力理論無法考慮結構變形的影響和土壓力分布德空間效應，也無法考慮土體的固結、流變及開挖施工中土擾動的影響。故需要對時間效應和空間效應深入研究。

（2）支護結構的空間效應問題

深基坑開挖中大量的實測資料表明：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空間問題。目前在支護結構設計中，完全沒有考慮內(nèi)撐式支護結構的這一空間效應，將內(nèi)撐式和拉錨式同等看待，即僅僅提供一個水平支撐力, 是不合理的。傳統(tǒng)的深基坑支護結構的設計是按平面應變問題處理的。對一些細長條基坑來講，這種平面應變假設是比較符合實際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進行空間問題處理前而按平面應變假設設計時，支護結構要適當進行調(diào)整，以適應開挖空間效應的要求。

（3）支護結構設計計算與實際受力不符問題

近來，深基坑支護結構的設計計算仍基于極限平衡理論，但支護結構的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明，有的支護結構按極限平衡理論設計計算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發(fā)生破壞；有的支護結構安全系數(shù)雖然比較小，甚至達不到規(guī)范的要求，但在實際工程中卻滿足要求。極限平衡理論是深基坑支護結構的一種靜態(tài)設計，而實際上開挖后的土體是一種動態(tài)平衡狀態(tài)，也是一個土體逐漸松弛的過程，隨著時間的增長，土體強度逐漸下降。

（4）地下水控制設計問題

地下水控制是基坑工程中的重點難點，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，降水排水及止水對工程的安全與經(jīng)濟有重大的影響，多數(shù)基坑工程事故與水有關系。多數(shù)情況下軟土地區(qū)地下水位較高，深基坑工程開挖時為改善挖土操作條件，提高土體的抗剪強度，增加土體抗管涌、抗承壓水、抗流砂的能力，減少對圍護體的側壓力，從而提高基坑施工的安全度，往往對坑內(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力增加，從而使地面沉降。嚴重時地面沉降會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，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)濟效益及保障施工安全。

2 巖土工程深基坑支護施工中存在的問題

（1）施工過程與施工設計存在著很大的區(qū)別

進行深基坑支護施工的過程中，深層攪拌樁水泥摻量的不足始終都會有這個問題存在，這就至使水泥土支護強度達不到標準，而使水泥土的裂縫出現(xiàn)，另外，在實際的施工中，也會出現(xiàn)偷工減料的現(xiàn)場。在進行深基坑挖土設計的過程中，通常都會對挖土的施工程序用一個標準來降低支護發(fā)生變形的現(xiàn)象，并且要進行圖紙交底，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)的深基坑支護結構的設計是按平面應變問題處理的，對一些細長條基坑來講，這種平面應變假設是比較符合實際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進行空間問題處理前而按平面應變假設設計時，支護結構要適當進行調(diào)整，以適應開挖空間效應的要求。這便是設計過程中與具體施工實踐中存在的差別，所以設計人員要與技術人員高度重視。

（2）土方開挖與邊坡支護不配合

土方開挖技術要求不嚴格，施工的組織和管理較為簡易。但是擋土的支護對技術的要求卻非常嚴格，相對土方開挖而言，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)水平的施工技術人員負責施工，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，比如土方施工隊伍之間因為工期要求而搶進度，由于工人工資問題而拖延工期，這就在進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，更嚴重的是為了省工而不照顧給擋土支護施工留有足夠的工作臺面，以至支護施工不能進行有效的工作，時間上也沒有預留相應的支護時間來完成支護工作。

（3）邊坡修理不符合規(guī)定的標準

現(xiàn)場的深基坑施工過程中多數(shù)會出現(xiàn)超挖以及欠挖的現(xiàn)場，追其原由，施工單位技術管理人員沒有對現(xiàn)場情況進行全力的管理以及機械操作人員專業(yè)技能不達標都有關系，因此這些不利因素都是引起機械在結束開挖后出現(xiàn)邊坡表面在順直度以及平整度方面無法到達標準的原因，如果讓施工工人進行修理的話，又要受到限制條件的制約而使挖掘無法進行到設計的深度，所以擋土在支護后常會發(fā)生超挖以及欠挖的不良現(xiàn)象。這就是深基坑在進行支護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設計與施工問題的實施策略

（1）要更新較老的深基坑支護在設計方面的理念：在傳統(tǒng)的深基坑支護技術基礎上，在已有的實踐經(jīng)驗和數(shù)據(jù)積累上，建立以施工監(jiān)測為主導的信息反饋動態(tài)設計體系。

（2）對基坑支護的質(zhì)量進行全程控制：施工技術人員要嚴格依據(jù)設計方案組織施工，施工管理人員要協(xié)調(diào)好基坑支護單位和挖土單位的關系與監(jiān)督管理各方的施工質(zhì)量。

（3）重視對深基坑支護結構變形的觀測：設計人員要參與基坑邊坡的變形觀測、與周圍建筑物及結構變形的觀測，做到及時分析數(shù)據(jù)，根據(jù)實地情況進行補救和控制措施。

4 結 語

巖土工程深基坑支護工程需要依據(jù)情況做出可行的施工設計方案，并做好周密的基坑支護結構和土方開挖方案。設計人員與施工人員進行準確的技術交流來共同完成深基坑支護工作，且設計人員要跟蹤觀測，隨時解決。施工人員增加施工技術能力并增強管理和協(xié)調(diào)各單位作業(yè)與施工質(zhì)量。

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[2]吳宇飛，巖土工程中的深基坑支護設計問題探討[J].黑龍江科技信息，2009(28).

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