常用排水管道基坑支護結構設計問題及對策

陳 辰

（南京市市政設計研究院有限責任公司，江蘇 南京 210000）

為了保證常用排水管道正常、平穩地運行，設計人員在實際工作中要加強對管道基坑支護設計的重視，保證人民用水的穩定性和持續性，推動我國社會經濟的良好發展。

常用排水管道的基坑支護往往影響到整個基坑的施工質量。國內外一些學者運用平面解析法或者有限元方法模擬了基坑支護的過程[1-2]，并提出了支護結構中存在的問題。常見的問題主要集中在基坑排水、地基變形沉降、周圍建筑物穩定性等方面[3]。設計人員需要結合工程實際情況，給出具有針對性的解決措施，科學合理地進行基坑支護結構的設計工作，有效解決了相關問題，保證排水管道基坑支護結構的質量。

1 常用排水管道基坑支護結構設計存在的問題

1.1 取樣問題

市政工程在設計前，必須按要求進行巖土工程勘察，反映出地質信息，查明不良條件，為設計與施工提供必要條件。在常用排水管道基坑支護結構設計中，設計人員要加強對現場施工條件的勘察和了解，并且要做好完善的取樣工作，保證設計方案與實際相符。在設計之前，工作人員要進行鉆探取樣，根據樣本的物理特征和物理標準來開展后續的設計工作，在取樣工作完成后，需要對各項指標進行精準性的確定。在進行工程取樣的過程中，相關工作人員要提高勘察的準確度。然而，在實際的管道基坑支護結構設計之前，相關工作人員并未做好完善的取樣工作，樣本檢測的結果不具有一定的代表性，無法為后續的設計、施工提供重要的資料支撐。如果可以以這樣的取樣結果直接進行基坑支護結構設計，不僅會影響結構設計的科學性，還會埋下極大的安全隱患，嚴重減少了結構的安全性。

1.2 參數問題

管道基坑支護結構上的水平荷載主要考慮地面荷載和基坑外側水土的作用力。以懸臂式支護結構為例，其水土壓力作用如圖1所示；地面荷載作用如圖2所示。

1.2.1 主動土壓力

式中：pɑk為主動土壓力強度值（kPa）；σɑk為計算點土中豎向應力（kPa）；Ka，i為第i層土的主動土壓力系數；ci、φi為第i層土的黏聚力（kPa）、內摩擦角（o）；uɑ為計算點水壓力（kPa）。

1.2.2 地面荷載作用下的土中附加應力

式中：q0為均布附加荷載值（kPa）。

圖1 懸臂支護水土壓力計算

圖2 地面荷載計算

圖中：h為基坑深度（m）；hwɑ為基坑外地下水位至主動土壓力強度計算點的距離（m）；hwp為基坑內地下水位至被動土壓力強度計算點的距離（m）；pɑk為主動土壓力強度值（kPa）；ppk為被動土壓力強度值（kPa）；Zɑ為基坑外地面至附加應力計算點的距離（m）；lɑ為支護結構嵌固深度（m）；q0為均布附加荷載值（kPa）。

其中，土體重度、黏聚力、內摩擦角、地下水位、地面荷載情況及支護要求等都是影響支護設計的重要參數。因此，設計人員需要對各個參數進行良好的把控和分析，提高設計的科學性和經濟性。然而，在實際情況下，部分參數會存在數據缺失或失真的可能性，這必然會導致結構設計方案與實際情況具有一定的偏差，嚴重影響后續工程的有序進行。為次，設計人員要對以往的案例進行對比分析，對類似的工程進行全面的研究，這樣才能更好地進行參數的研究和分析，使基坑支護結構設計工作更加準確可靠。

1.3 位移問題

常用排水管道工程主要在城鎮區域，周邊環境條件復雜，包括既有建筑物、地下管線、隧道、道路以及橋梁等。因此，基坑支護不僅要保證基坑質量和支護結構的穩定，還要嚴格控制周圍土體的變形以及基坑支護結構的位移，確保鄰近建（構）筑物和基坑自身的安全與正常使用。

根據基坑安全等級的不同，基坑位移應有有效控制。根據規范標準和工程經驗，無具體要求時，一級基坑水平位移不宜大于0.002 h，二級基坑最大水平位移不宜大于0.004 h，三級基坑最大水平位移不宜大于0.006 h。

在進行基坑支護結構設計中，設計人員需要綜合性的考慮位移和基坑內結構穩定的問題。設計人員要加強對現場的勘察及了解，構建三維計算模型，制定相應的應對措施。實際上，由于影響位移的因素較多，設計人員會面臨非常大的工作量，如果對一些細節性的問題沒有進行有效的把控，那么在后續施工中仍會出現位移問題。

2 解決常用排水管道基坑支護結構設計問題的策略

2.1 提升設計管理水平

在進行常用排水管道基坑支護結構設計時，相關工作人員的設計水平和工作素質是影響設計方案科學性和合理性的重要影響因素。在實際設計的過程中，要加強設計優化和管理，對基坑支護方案進行全方位的審查，結合實際情況對設計方案的要點及可能存在的問題進行多方面的分析和檢測，考慮現場施工條件，形成完善的設計體系，從而在整體上提高基坑支護設計的效果與質量。同時，設計人員還需要根據實際的建造情況和設計要求，對原有的支護設計方案進行調整與優化，從而使支護設計和實際情況相符，提高后續施工的安全性。近些年來，隨著BIM技術的發展，此項技術被廣泛運用于排水管道的基坑支護設計，有利于管網保護，為后續設計、施工提供便利。

2.2 加強設計和施工過程的監管

在以往設計的過程中，由于某些細節性的問題常被忽略，這就容易造成結構設計上的疏漏，嚴重的會影響后續施工和工程安全。因此，需要加強對設計過程的監管，明確設計職責，保證工程質量。對于較為常見的邊坡變形和地向管道變形，工作人員要定期對現場進行勘察，了解周邊環境影響。如果遇突發問題，或是發現現場與設計不符時，設計人員需及時調整及優化方案。結合實際情況，對容易產生變形的因素進行多方位的了解，確定好各個設計參數，運用計算模擬，從而使設計方案更加準確適用、安全可靠。結合已竣工的項目，對設計結果進行對比分析，為后續工程奠定堅實的基礎。

2.3 提高質量與安全的控制

常用排水管道基坑支護工程需更加注重位移控制。支護結構位移反映自身結構工作狀況，是監控基坑、周邊管線和建構筑物安全的重要數據。在基坑支護工程施工過程中，盡量采用先進的施工工藝與設備，充分發揮監測功能，完善突發的應急預案，提高工程質量與安全控制。建議設立監測報警機制，確定水平位移報警值，一級基坑為30 mm，二級、三級基坑為60 mm，且報警值不應大于位移控制限值。

基坑支護工程的質量很大程度上影響著整個排水管道的施工質量及后期使用。因此，在進行基坑支護設計與施工時，必須嚴格控制基坑開挖和支護技術，確保基坑質量與安全，維護排水管道的正常運行。

3 結語

在常用排水管道基坑支護結構設計中，由于諸多因素的影響，存在較多的問題，這嚴重影響了設計方案的科學性和合理性。因此，為了提高支護結構設計的有效性，設計人員要樹立現代化的設計理念，加強對施工現場的勘察和了解，并且應對設計方案不斷進行適當的優化，從而使基坑支護結構的設計、施工能夠有序的進行。