巖土工程勘察對基坑支護施工的影響分析

邱守翠

（中化地質礦山總局福建地質勘查院，福建 福州 350013）

1 巖土勘察內容

第一，周邊環境調查。基坑工程受外界周邊環境因素影響較大。為了進一步提升工程基坑設計、施工質量，減少基坑失穩事故的發生，在工程勘察施工前，勘察人員要對工程所在區域的環境進行詳細調查研究，收集周邊建（構）筑物基礎類型、埋深和市政道路、管線埋設情況，制定出合理的勘察工作方案。第二，場地巖土工程勘察。巖土工程勘察應詳細查明場地巖土工程條件、水文地質條件，勘察人員通過選用適宜的勘察方法和手段，獲得巖土層特征及其巖土設計參數等較準確的勘察成果資料，為基坑支護設計人員提供可靠的設計依據，保證了基坑支護設計方案經濟性和合理性。

2 基坑工程支護結構設計基本原則

2.1 安全可靠性

基坑工程的設計、施工作為建筑工程的一部分，必須在有安全保證的前提下進行設計和施工。設計需要依據現行有效的規范、規程和標準進行，并有準確可靠的勘察報告作為設計的依據，設計時應根據場地巖土工程條件，采用合理的計算模型進行支護設計，并需要通過專家評審，有時還需要進行施工圖的審查。基坑工程施工時，應對周邊環境對施工安全可能產生的影響進行預判，編制安全防控預案。合理組織安排施工工序，做好基坑支護工程施工的安全保障工作。

2.2 經濟合理原則

首先，應優化基坑支護設計，做到經濟性和安全性兼顧，滿足投資人的需求；其次，在工程施工過程中要對設計成本和施工成本進行控制，對施工人員和施工材料設備等多個方面進行施工管理，避免資源浪費；再次，制定較完善的施工質量管理控制制度，并有效落實。

2.3 施工便利原則

工程施工建設項目作為一個系統工程，設計時要考慮施工運輸問題，以施工便利為前提，對施工現場的運輸道路進行設計，避免長途運輸造成人力資源浪費。為最大程度提高施工效率，縮短工期，采購工程施工材料首先選用當地產物。

2.4 保證工期原則

為避免出現施工工期延誤現象發生，在施工組織設計方案時，要充分考慮施工場地實際情況和天氣等因素的影響，并應有相應保證工期的措施。

3 基坑支護工程設計中常見的問題

3.1 基坑工程的勘察工作不規范

在基坑支護方案設計時，需要可靠的勘察成果資料作為設計依據，對支護結構的選型和支護工程的投資效益有重要影響。設計人員進行支護結構設計時，應進行實地踏勘調查和資料收集工作。設計人員如果沒有對施工現場情況進行深入了解，只憑經驗和參照資料進行支護工程設計，沒有考慮到施工場地條件和用地范圍的限制，可能造成設計方案不合理或無法達到規范要求。

3.2 土體的物理力學參數選用不當

基坑支護結構作為基坑開挖后分擔側向土體壓力的輔助結構，受地質條件影響很大，土壓力大小取值直接影響支護結構穩定性，對土壓力準確計算還存在一定難度。計算支護結構和承受的土體壓力需要考慮土體物理力學參數，主要為土體抗剪強度指標，而抗剪強度指標的取值受巖土體受力條件、固結排水條件影響顯著，因此準確計算土體側壓力和合理設計支護結構形式較為困難。如果提供的巖土設計參數不準確，會給基坑工程的穩定性留下隱患。

3.3 支護結構設計計算與實際受力不符

基坑支護結構設計時，應考慮不同工況條件下基坑穩定性的驗算。基坑支護結構設計計算應根據基坑類型、巖土工程條件，采用合理的破壞模式和可靠的設計計算軟件建模，進行必要的復核工作。由于基坑工程施工是一個動態過程，側向土體對支護結構的反力也在不斷地調整和變化，由此產生的變形也會隨著基坑開挖的進行逐漸發展，設計時應根據基坑開挖過程中受力不斷變化的特點，以及土體因人為的擾動導致其強度降低造成支護結構變形過大，導致基坑失穩破壞。

3.4 土層開挖與邊坡支護不配套

在進行基坑工程的土層開挖和邊坡支護施工中，選用的施工班組往往不同，會導致工程管理工作無法很好地銜接。施工單位為趕工期，在開挖基坑過程中，施工現場管理混亂，沒有按合理的施工流程進行，施工質量無法得到保證，會給工程安全留下隱患。

4 基坑工程支護設計要點研究

4.1 運用先進的基坑支護設計理念，合理選擇基坑支護設計參數

建設行業的迅猛發展，一些新技術與新的設計理念不斷涌現，特別是最近幾年，建筑工程深基坑支護技術不斷改進，一些先進的基坑支護設計理念應運而生。基坑支護設計者要收集大量信息，并結合基坑支護結構特點，進行基坑支護受力分析，科學選擇基坑支護設計參數，有效提高建筑基坑支護結構的穩定性。通過運用先進的基坑設計理念，并構建相應的反饋系統，可以保證建筑深基坑支護設計方案更加完善。由于巖土工程條件較復雜，在一定程度上會增加基坑支護設計難度，因此，基坑支護設計人員還要根據工程場地的環境特點及當地經驗，合理選擇基坑支護設計理念，調整原有的設計思路，從而保證基坑支護設計方案得到有效實施。

為了保證基坑支護設計工作的有序開展，做好巖土勘察工作特別重要，以便為基坑支護設計提供準確可靠的地質依據。設計人員結合工程場地的巖土工程條件，確定基坑開挖邊線，并合理選擇巖土層設計計算參數，確定不同剖面土層參數，然后對基坑垂直支護體系進行建模，如果基坑有內支撐，設計人員可以采用啟明星軟件進行設計，通過在不同的剖面中準確輸入各個土層參數，確定基坑深度，計算出基坑周圍荷載，從而確定最終的基坑垂直支護模式。

4.2 妥善解決基坑開挖空間效應問題，提高基坑支護的穩定性

為了保證基坑支護空間效應問題得到有效解決，施工單位與基坑支護設計人員應進行有效溝通，在保證基坑支護施工質量的基礎上，有效縮短基坑支護施工周期，降低基坑支護施工成本。基坑支護設計人員要結合施工場地的具體情況，加強基坑變形監測，進行信息化施工反饋，合理預測基坑變形程度和范圍。根據施工揭露的工程地質條件，對原有設計方案進行復核和改進。基坑設計人員應深入到施工現場，及時收集基坑工程施工情況和監測數據信息，完善和優化基坑支護設計方案。

4.3 科學調整基坑支護設計方案，減少邊坡堆載現象的出現

一般來說，基坑支護設計方法主要分為三種，分別是常規的設計方法、彈性地基梁設計方法與有限元設計方法等。其中，常規設計方法主要運用極限平衡理論進行設計，對巖土工程成果質量要求比較高。基坑支護設計人員要根據實際情況，科學選擇設計方法。計算機技術的飛速發展，有限元法應用越來越廣泛，特別是在深基坑支護設計中，取得較好的應用效果，可以有效減少基坑失穩現象的出現。有限元法利用原有的計算數據，合理確定基坑支護結構體系的強度，包括土體深層位移與側向位移等，并結合不同類型的開挖工況，進行模擬施工，準確預測基坑開挖過程中所發生的變化。設計人員要科學選擇計算模型，結合土體應力，確定最終的計算參數，從而保證基坑支護設計方案合理性。基坑支護方式主要分為兩種，分別是支擋方式與放坡方式，支擋方式分為懸臂式與重力式，而放坡方式主要包括自然放坡與土釘墻。通常來講，設計人員要結合基坑支護結構變形要求，在滿足安全施工要求的基礎上，選擇經濟性較好的支護方式，針對支擋方式與放坡方式來講，放坡開挖方式的經濟性更好。設計人員要根據工程所在地區的地質條件，包括周圍建筑物特點，合理選擇基坑支護方式。

5 巖土工程勘察帶來的影響

5.1 基坑巖土層

巖土工程勘察成果為基坑支護設計提供依據，也為基坑支護形式的選擇提供方案。場地巖土層的分布、厚度及其力學性能差異較大，地基均勻性一般較差。為獲得準確可靠的工程地質資料，需要采取適宜的勘探方法和手段，如采取可靠的原狀土樣進行室內物理力學試驗，現場進行標準貫入試驗、重型動力觸探試驗、靜力觸探試驗及十字板剪切試驗、抽水試驗等，通過綜合分析評價，提供基坑巖土層分布特征及其巖土設計計算參數，為基坑支護設計提供依據。設計時應對勘察報告中提供的巖土體設計參數進行必要的復核，應根據基坑開挖支護的實際工況合理選用巖土設計參數。

5.2 基坑邊坡穩定性

巖土工程勘察成果報告，應對基坑的穩定性進行驗算和評價。應結合場地工程地質條件、水文地質條件、基坑開挖深度、基坑支護結構安全等級，以及擬采用的支護方案進行分析計算，特別對于土質軟弱，工程地質性能差的地段應重點評價所采用的支護結構是否安全可靠。必要時應提醒設計人員在基坑支護設計時應注意點問題。

5.3 水文地質條件

地下水是基坑施工的一個重要影響因素，實踐經驗表明，基坑坍塌事故的發生與地下水的不能有效控制有很大關系。因此，巖土工程勘察時應詳細查明場地水文地質條件，包括含水層類型、透水性、富水性，地下水水位埋深等，及其水位變化幅度，通過必要的水文地質試驗，獲得可靠的水文地質參數。對基坑下部存在承壓含水層時，應測量承壓水頭高度，評價發生突涌的可能性。基坑施工中若發現地下水情況與實際不符時，應分析原因，必要時進行補充勘察工作。

6 基坑支護設計的幾點建議

6.1 優化支護方案

1）提升基坑支護設計人員的專業性，在設計階段總結后期施工可能出現的問題，提出相應的解決方案。因為基坑支護方案的選擇與應用，直接關系到基坑工程甚至是整個建筑工程的成敗，所以只有綜合素質高的設計人員才能夠保證支護方案的科學合理性；2）針對施工材料、設備進行嚴格檢查，控制材料采購、運輸等流程，從細節方面加強基坑支護質量；3）充分發揮現場施工設備的優勢。基坑支護施工期間要引入先進施工設備，并且合理控制設備質量與精準度，定期組織設備檢查與保養，以免設備存在質量問題影響到性能，加強設備運行的穩定性。

6.2 提高巖土工程勘察質量和水平

巖土工程勘察是一項實踐性很強的工作，應嚴格按現行的國家、行業及地方規范、標準等要求進行勘察施工，采用多種勘察技術手段，進行相互對比印證，選擇責任心強、質量管控好的勘察隊伍進行工程勘察工作。在勘察過程中嚴把質量關，對場地地層的劃分應準確可靠，取樣應按規范規定的方法和器具采取，并采取可靠的措施保證土樣不受擾動或少擾動。原位測試工作應符合規范要求，采集的數據應有較好的代表性。通過加強對勘察質量的管控，能夠獲得較準確可靠的第一手資料，為編制質量優良的勘察報告提供保證。同時，勘察過程中，勘察人員應及時與基坑支護設計人員進行有效溝通，詳細了解可能采用的基坑支護設計方案，明確勘察工作的重點，需要提供的巖土設計參數等。

6.3 強化基坑支護工程施工過程中的質量控制

施工質量控制作為工程施工中重點環節，在施工中一旦發現問題，需要及時處理。對巖土工程基坑支護施工中存在的質量問題，要從源頭上進行控制處理，強化施工過程質量控制，確保施工質量。現場施工技術人員需要對施工區域設計資料進行認真閱讀理解，特別對場地地質條件進行分析預判，對施工區域周邊環境條件可能對工程的影響程度進行分析，應嚴格按設計文件要求進行施工，對現場發現與設計資料或地質勘察報告不符合時應及時通知設計及勘察人員到場確認，設計人員將根據實際情況進行設計調整。

6.4 加強基坑變形監測工作

基坑施工采用信息化動態施工。在基坑開挖過程中應進行監測工作，隨時掌握基坑變形狀況，及時調整開挖施工進度。監測數據異常及報警時，應及時通知施工單位，以便及時處理。對設計中存在的偏差，施工中能及時檢查及改正。動態監測可以控制施工進度和工程質量。施工現場變形監測數據必須由具有監測資質的單位完成，確保數據準確及時和可靠。為確保觀測數據質量，監測人員需要詳細了解對基坑支護設計方案對監測工作的要求，以便更好地指導施工。

7 結語

本文對基坑支護工程設計和巖土工程施工中存在的問題進行分析，對巖土工程地質條件下影響基坑支護設計及其影響基坑穩定性的因素進行探討，保障基坑支護設計能在特定的巖土工程條件下開展工作，保證基坑工程的順利完成。勘察人員應認真做好場地巖土工程勘察工作，獲得準確的巖土工程成果資料，為設計提供可靠依據。