談巖土工程深基坑支護的設計與施工及其優化過程管理

付育超

中南冶勘資源環境工程有限公司 湖北 武漢 430000

1 巖土工程中深基坑支護設計特點

在巖土工程施工環節中要充分結合地區地質條件的實際情況,因為受到多種因素的影響,這在一定程度上增加了深基坑設計的難度。從深基坑支護工程角度分析,由于在實際施工的過程中空間有限,如果操作不當出現安全事故。為此,在深基坑支護施工過程中要了解施工工序,結合施工現場的實際情況設計施工圖紙。深基坑支護工程涉及的內容較多,要求相關設計人員要具備較強的專業知識,并積極引進先進的技術以及設計理念,做好設計前期的準備工作,實時獲取現場施工數據,以此為依據對深基坑支護進行設計。

2 巖土工程深基坑支護的設計存在的問題

2.1 支護結構側向土壓力計算方面的問題

對于土壓力來說,主要是土和擋土之間發生相互作用而產生的力,這種作用力被叫作土壓力。對土壓力進行計算時,一般會將土壓力劃分為三種狀態,一是主動狀態,二是被動狀態,三是靜止狀態,見圖1。然而,土壓力狀態不僅局限于此,還與支護結構形變、土質等存在密切地聯系。隨著基坑開挖的不斷推進,土壓力會處于兩種狀態之間,且發生相應的改變。

圖1 土壓力三種狀態圖

2.2 支護結構空間效應

根據大量的經驗可知,之所以會出現深基坑失穩現象主要和空間位移存在密切聯系,設計人員進行深基坑設計時未能考慮到這種空間效應,將其看作是水平支撐力,進而會影響深基坑的后續施工質量,無法實現預期開挖目標。對深基坑平面進行設計時,設計人員要對位移、坡度、強度等進行合理調整,做好基坑支護,進而減少空間位移產生的負面影響。

2.3 支護結構設計的計算結果與實際受力情況不符

對深基坑進行設計的過程中,不少設計人員比較理論化,未能夠提升設計深度,在實際開挖中會使得受力情況無法滿足受力平衡需求。在理論上來分析十分安全,不過,在具體操作時會遇到各種各樣的阻礙,有的安全系數看似較高,然而,在實際應用時卻不夠實用。之所以出現這樣的問題,主要是因為設計人員未能全面考慮受力的動態平衡,進而無法滿足深基坑支護的實際需求。

3 巖土工程深基坑支護存在的施工問題

3.1 施工過程與施工設計不符

對于巖土工程而言,深基坑的設計部分和施工部分是相對獨立的,主要由兩個不同的企業負責不同的內容,就設計人員而言,在設計過程中相對偏向于理論知識,但是,施工人員往往更注重實際,他們需要解決的問題比較多樣化。由于基坑支護作業受到了諸多因素的影響,若設計人員和施工人員之間未能夠進行充分溝通,往往會導致設計與施工存在諸多脫節現象。在具體施工的過程中,有的施工單位為了節省施工成本,又或者為了追趕工期,進而會出現違規操作,一旦偷工減料將會降低施工質量,無法達到預期的設計標準,從而導致巖土工程不達標,不僅浪費了資源,也會造成重大的經濟損失。

3.2 施工人員掌握的技術及工藝不夠先進

在深基坑支護的過程中,施工技術具有重要的影響,與施工人員自身的技術水平息息相關,由于大部分施工人員的文化水平較低,綜合素質相對較差,進而面對接受新技術、新工藝無法領過應用,在具體施工的過程中會影響施工效率。由于先進的施工技術未能夠發揮應有的效應,進而無法做好基坑支護作業。不僅如此,在施工之前,有的施工單位沒能夠對施工人員進行技術培訓,也未能注重技術人員的職業素質,這樣就會影響支護作業的開展效率。除此之外,施工單位對設計圖紙未能深入研究,施工人員以及管理人員對圖紙的掌握也比較淺層次,這樣就會大大影響深基坑支護的施工質量,無法提高該項作業的整體水平,對整個巖土工程質量帶來了不良影響。

3.3 施工材料的質量不過關

對深基坑支護作業進行開展的過程中,往往會應用較多的人力、物力等,尤其要應用一些機械設備,有的施工單位由于自身經濟因素的制約,往往會應用比較落后的設備,又或者所使用的施工材料質量較差,以此節約施工成本,雖然,這樣可以能夠為施工單位節省較多的成本,在短時間之內不會出現質量問題,但是,隨著時間的推移,經過巖土工程的不斷應用,潛在的質量缺陷會逐漸凸顯,質量問題也會越來越多,嚴重影響了工程的經濟效益,甚至會出現安全事故,進而對施工單位的企業形象以及未來發展帶來了不良影響,很難樹立施工單位的公信力。

4 深基坑支護設計與施工的優化過程管理策略

4.1 提高勘探資料的準確性,做好設計前的準備工作

在設計深基坑支護結構時,要綜合分析土體力學指標,這就要求工作人員要保證土體力學指標的準確性,具體措施則是保證取樣過程的規范化,使得支護結構設計工作可以獲得真實精準的數據支撐。在進行深基坑開挖作業時,一旦地質情況出現異常,要終止作業,同時補充勘察工作,以便需要變更設計時能夠有充足的數據支持。設計人員在正式開始巖土工程中的深基坑支護設計工作之前,需要加強準備工作。設計人員需要進行資料的收集,具體包括場地現狀地形圖、地質勘察報告、建筑總平面圖、地下室平面（剖面）圖、建筑基礎及基礎底板結構圖,周邊若有建（構）筑物或地下管線的還要收集場地周邊建（構）筑物的地基基礎圖（包括基礎形式、埋深、平面布置等）以及地下管線的布置圖等,在完成以上資料的收集后,設計人員需要對其進行分析和理解。首先設計人員要了解基坑開挖深度,其次要仔細研讀地質勘查報告,以便初步了解場地的地質分布情況。在此環節中,設計人員要了解基巖深度、土層的軟硬程度以及土層中是否存在砂層,如果存在砂層、土層較軟弱等情況,這時就要綜合分析巖土的力學性質。與此同時,設計人員還要分析管線資料,掌握管線分布情況,尤其對于1.5～2.0倍的深坑。

4.2 科學選擇深基坑支護設計模式及方案

為了提高深基坑支護設計效果,相關設計人員要科學制定支護方案,選擇合理的支護方法,提高巖土施工效率。這就要求設計人員不斷學習新型的設計理念,避免“拿來主義”,在借鑒其他類似支護方案時,要結合實際施工現狀和巖土勘察數據,逐步完善和調整設計方案。除此之外還要明確工程要求,對于巖土施工的意義和整體設計而言,支護設計是否合理有很大影響,相關設計人員要綜合分析實際施工情況,了解實際施工要求,在設計深基坑支護方案時,要保證巖土施工的安全性和穩定性,使得方案設計更加完善。除此之外,設計人員在制定方案的過程中還要考慮巖土施工存在的不穩定因素。為了提高基坑支護設計的可行性,設計人員要進行相關的試驗,使得設計方案能夠保證巖土施工的可靠性與穩定性。

4.3 實現施工工序以及技術標準的統一

深基坑支護設計,要結合工程項目工序的實際情況,注重與技術標準參數有效結合,從而實現二者的合理配置。在對深基坑開挖施工工序進行設計的過程中要堅持科學性的基本原則,合理分化深基坑開挖施工階段,為了保證支護設計的準確性,需要分兩次進行,尤其是在深基坑支護方式的選擇上要結合施工現場的實際情況,綜合對支護方式進行考慮,以此保證施工的順利進行。對深基坑開挖施工進行監測,并對施工順序進行確認,要從四周開始,逐步向中間推進。同時,由于深基坑開挖工作環境相對復雜,為保證開挖的效果,要將機械外挖掘以及人工挖掘有效的結合在一起。在開挖參數計算的環節中,要充分結合土層結構的具體情況,了解土層的性質,保證深基坑開挖力度的適度性。要做好開挖前期的準備工作,要將地下水防滲保護措施應用其中,借助該方式來對樁體進行保護,防止受到外界因素的干擾,以此從整體上提升深基坑支護效果。

結語

總而言之,深基坑工程施工技術在現代建筑工程領域中需要得到更多的重視。由于深基坑工程中所包含的學科和施工工序十分復雜,為了更好地保證巖土工程深基坑支護施工又好又快的發展,需要注意引進先進的施工設計方法,重點把握分析施工過程中實際需求,并提高深基坑支護施工綜合設計水平,促使深基坑的支護設計能夠滿足巖土工程施工發展的需求。