關于深基坑支護設計的探討

【摘要】深基坑工程的支護結構形式決定了基坑工程的安全性和經濟性。深基坑的護壁，不僅要求保證基坑內正常作業安全，而且要防止基坑及坑外土體移動，保證基坑附近建筑物、道路、管線的正常運行。各地通過工程實踐與科研，在基坑支護理論與技術上都有了進一步的發展。本文就深基坑支護設計研究的現狀就行了探討，并分析了設計中存在的問題。

【關鍵詞】深基坑；支護設計；探討

隨著我國經濟建設的迅速發展，城市建設步伐也在不斷加快，伴隨而來的是城市建設用地日益減少，現在已受到政府和社會各界的廣泛關注。目前，城市建設的發展越來越重視地下空間的開發和利用，高層建筑地下結構越來越深，坡度越來越陡，并且很多深基坑邊坡緊鄰現有建筑物，由此而引發諸多的環境巖土工程問題及工程事故，不僅危及工程安全，造成巨大的人員傷亡和經濟損失而且影響城市道路交通、供電供氣、通訊等，引起社會不安。因此，深基坑的支護設計與施工成為了高層建筑突顯的一個技術熱點和難點。

1、深基坑工程現狀分析

1.1、深基坑設計在城市發展中變得越來越重要

近年來，城市中的建筑密度隨著城市現代化的推進而增大，隨著高層建筑的不斷興建，深基坑開挖支護問題日益突出，地下空間的利用也變得尤為重要。地鐵，是一個城市更進一步的標志性宏偉工程。如今無錫也加入到了地鐵的新建中，想要在如此多的高樓大廈中打通時空的便捷的地下通道，不得不為此接受嚴峻的考驗。

1.2、基坑越挖越深

住宅樓旁邊“見縫插針”建高樓，開挖的深基坑令不少居民擔心已有建筑的安全問題。基坑越挖越深，面積也越來越大，最深的為地下三層，面積達到10萬平方米以上。或為了使用方便，或因為地皮昂貴，或為了符合城管規定及人防需要，建筑投資者不得不向地下發展。現在在大城市、沿海地區尤其是特區，地下3～4層已很尋常，5～6層也有。因此基坑深度多在10～16m間，在20m左右的也為數不少。因而深基坑開挖支護及對鄰近建筑、道路及設施的影響日益為工程師們所關注，研究開發出許多好的措施。但是基坑開挖深度越來越深，開挖環境日益復雜，設計及施工人員經常遇到新的問題及新的挑戰，從而使基坑工程的成功率降低。事故發生率更高。

1.3、基坑周圍環境復雜

隨著城市化的發展，對深基坑的設計支護要求越來越高，有些在重要高層和超高層建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并緊靠重要市政公路。而此處原有建筑結構陳舊，地上與地下管線密布。因此，對于專業人員的技術要求也更高，基坑開挖不僅要保證基坑本身的穩定，也要保證周圍的建筑物和構筑物不受破壞。

1.4、基坑支護方法眾多

諸如人工挖孔樁，預制樁，深層攪拌樁，鋼板樁，地下連續墻，內支撐，各種樁、板、墻、管、撐同錨桿聯合支護，此外還有錨釘墻等。

1.5、基坑工程的風險性大

基坑工程的成功率較低，一旦基坑支護失效，常造成鄰近房屋、地下管線及道路的開裂，引發工程糾紛，甚至出現嚴重的破壞，造成重大的經濟損失及人員的傷亡。

2、深基坑支護設計中存在的問題探討

2.1、支護結構設計中土體的物理力學參數選擇不當

深基坑支護結構所承擔的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質情況多變且十分復雜，要精確地計算土壓力目前還十分困難，至今仍在采用庫倫公式或朗肯公式。關于土體物理參數的選擇是一個非常復雜的問題，尤其是在深基坑開挖后，含水率、內摩擦角和粘聚力三個參數是可變值，很難準確計算出支護結構的實際受力。在深基坑支護結構設計中，如果對地基土體的物理力學參數取值不準，將對設計的結果產生很大影響。土力學試驗數據表明：內磨擦角值相差5°，其產生的主動土壓力不同；原土體的內凝聚力與開挖后土體的內凝聚力，則差別更大。施工工藝和支護結構形式不同，對土體的物理力學參數的選擇也有很大影響。

2.2、基坑土體的取樣具有不完全性

在深基坑支護結構設計之前，必須對地基土層進行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學指標，為支護結構的設計提拱可靠的依據。一般在深基坑開挖區域內，按國家規范的要求進行鉆探取樣。為減少勘探的工作量和降低工程造價，不可能鉆孔過多。因此，所取得的土樣具有一定的隨機性和不完全性。但是，地質構造是極其復雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此，支護結構的設計也就不一定完全符合實際的地質情況。

2.3、基坑開挖存在的空間效應考慮不周

大量的實測資料表明：基坑周邊向基坑內發生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩，常常以長邊的居中位置發生。說明深基坑開挖是一個空間問題。傳統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整，以適應開挖空間效應的要求。

2.4、支護結構設計計算與實際受力不符

目前，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，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發生破壞；有的支護結構安全系數雖然比較小，甚至達不到規范的要求，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設計，而實際上開挖后的土體是一種動態平衡狀態，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，并產生一定的變形。所以，在設計中必須充分考慮到這一點。

3、深基坑支護設計應做到以下幾點

（1）充分利用新技術、新理念，具體事物具體分析，不要生搬硬套傳統的設計理念。在現今的深基坑支護結構的設計領域，還沒有公認的、權威的的計算公式，基本上都是摸著石頭過河。深基坑支護結構的設計要區別其他設計領域，要改變傳統觀念，利用施工監測反饋動的態信息指引設計體系。

（2）重視支護結構理論和材料的試驗研究，實踐是檢驗真理的唯一標準。正確的理論必須建立在大量試驗研究的基礎之上。在深基坑支護結構的實驗方面，我國與發達國家有較大距離，還有大量的路要走。不過，我國由于經濟的飛速發展，大量高層超高層建筑拔地而起，所以積累了擁有大量的第一手施工數據，但缺少科學的測試數據，無法形成理論，我們以后一定要重視。

（3）勇于創新，設計支護結構時，開拓思路，多進行新的嘗試。在施工中深基坑支護結構各元素往往是相互結合的，各結構相互結合，這就要求我們從全局出發，尋求新的設計思路，探索更好的計算方法。

4、結語：

建筑基坑的開挖與支護結構是一個系統工程，設計工程地址、水文地質、工程結構、建筑材料等。支護結構又是由若干具有獨立功能的體系組成的整體。因此，無論是結構設計還是施工組織設計都應從整體出發，將各部分協調好，才能保證它的安全可靠、經濟合理。

參考文獻：

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