巖土工程中的深基坑支護設計問題和對策探析

許振巍 徐新力

溫州設計集團有限公司 浙江 溫州 325000

引言

深基坑支護設計施工的目的是加固巖土工程的地質結構，并達到環境保護的效果，但傳統深基坑支護方式已不能滿足當前巖土工程支護施工的要求，甚至還會在設計過程中遇到一系列的問題。對此，需全面分析工程屬性，創新深基坑支護技術，制定科學且具有可行性的設計方案，以強化巖土工程設計效果。

1 巖土工程中深基坑支護設計常見的問題

1.1 力學參數選擇不合理

巖土工程極易受到地質以及地貌等影響，對此，在開展工程深基坑支護設計施工時，需結合工程現場實際情況合理調整并優化設計方案。以某工程為例，其占地面積約為26970.846m2，其中建筑面積共計123820m2，地上與地下面積分別為63970m2、59850m2。開展該工程設計施工時，就需進行相應的力學分析，明確工程附近的地質情況，找出影響土體力學的參數，比如黏聚力、含水率等。若設計人員忽視該項工作，將會在工程投入施工后，無法準確計算出土壓力，增大施工人員的作業難度，還會影響支護結構類型的選擇，無法在短時間內確定最終的施工工藝。

1.2 設計和實際差異較大

巖土工程中，將深基坑的支護壓力與擋土墻壓力進行對比可以發現，二者存在顯著的區別，但現階段在土壓力理論方面的指導仍有所欠缺，因此，開展巖土工程深基坑支護設計作業時，通常會采用較為傳統的理論計算方式，導致設計與真實情況存在誤差。

盡管在應用傳統土壓力理論計算時，設計人員會憑借多年的設計經驗對計算出來的結果加以適當修正，確保其滿足實際設計標準，但該項工作在實施過程中會遇到一系列的挑戰，且操作較為復雜，若未始終依托于工程實際，忽視或沒有全面勘測深基坑附近地質條件、地面荷載等，極易在設計施工完成后，引發變形差異，再次增大了設計與實際之間的差異性[1]。

1.3 基坑邊坡堆載不明確

完成巖土工程支護結構設立施工后，需嚴格控制深基坑的邊坡堆載力，同樣以上述工程為例，其明確規定基坑開挖邊線2m區間內嚴禁堆放物品，即使是在2m以外，也需控制地面荷載力在10kPa左右，該工程北側煙囪設定的荷載力為100kPa，現場周邊建筑基礎的地面荷載約為15kPa。但在實際施工中，支護人員為了便利后續施工，將所需使用的施工設備以及車輛放置在基坑周圍，導致澆筑施工以及安裝塔吊施工時引發基坑坍塌事故，即使在第一時間對其進行修整并加固，久而久之，還會使其承重能力受到影響，增大了后續施工、投入使用后深基坑變形、坍塌的風險。

1.4 基坑空間效應的問題

空間效應問題是基坑開挖施工期間常遇到的問題之一，所列舉的工程中，其現場地面標高為2.5～3.0m，計算深基坑開挖深度時，需依托于基礎承臺墊層底，得出開挖深度為8.5～18.9m。對此，開挖與之相對應的深基坑時，需科學處理開挖基坑空間，確保開挖效應同工程支護設計標準相一致。但為了實現該目的，設計人員就需嚴格遵循支護原則對深基坑支護結構進行調整，以此起到節約空間資源的作用。

2 解決巖土工程深基坑支護設計問題的有效措施

2.1 做好資料收集與現場勘測工作

支護設計作業人員需先做好收集施工現場資料并完成各項勘測工作后，方可開展支護設計施工。收集資料時，主要將工程地形圖、地質勘察報告等作為開展設計施工的前提。若巖土工程周邊存在建筑物，或地下布有管線，設計人員還需綜合分析地基地形圖紙以及地下管線布設圖紙，如果工程所處的地理環境以及地質條件復雜，則需要向建設方索要物探圖。完成資料收集后，還需對所收集的資料進行分類并整理，在此過程中，應落實四項工作：其一，計算或測量基坑底開挖的標高，以此為基礎，大致確定基坑側面的開挖深度；其二，全面勘察施工現場，根據實際情況，決定是否開展放坡施工；其三，詳細閱讀并分析地質勘探報告中的各項數據，明確基坑附近土質的分布情況，尤其是沙礫層、軟土層等。同時還需對土層的標貫擊數進行全面檢查，以此確定該區域的巖土力學性質；其四，充分分析與管線分布相關的圖紙資料，掌握不同部位的管線布設情況，尤其是1.5～2.0倍坑深管線的具體分布。

完成上述資料收集作業后，便可以開展施工現場勘測作業，巖土工程深基坑支護設計施工中，現場勘探起著極為重要的作用，直接決定了后續支護施工的效果。但當前很多設計人員未認識到該項工作的重要性，僅僅通過觀察場地地形圖的方式作為支護設計工作的依據，無法對巖土工程實際情況進行深入了解，致使設計出的支護方案不具備科學性與參考性。為了避免上述問題的發生，就要求設計人員嚴格落實現場勘探工作，以保證所設計的施工方案具有較強的針對性，并重視四項工作的開展：首先，充分借助收集到的施工資料，進一步明確現場實際情況，以此確定放坡施工是否開展；其次，對工程周邊的建筑結構以及現場工程情況進行全面勘察，若發現建筑存在裂縫或其他質量問題，則應在第一時間告知建設方以及業主，勘測期間需做好各項數據的記錄，對于特殊區域還需拍照作為留底依據。再次，對作業現場的地形進行檢查，并將其與建設方所提供的地形圖紙進行比對，將不一致的部位做好標記并與建設方進一步確認，以便于后續地形修整與測量作業的開展；最后，對巖土工程施工現場進行全方位的勘探，根據收集到的場地地形圖、巖土地質勘探報告等資料，對地質的變化情況加以判斷，為設計方案的完善與優化提供依據[2]。

2.2 為巖土工程合理選擇支護形式

基坑支護設計時施工時，需格外重視對地質以及地形條件的全方位測量，確定地基土層的類型與基坑含水量。實際設計作業期間，應先判斷巖土附近土體的穩定性，如達到相關要求則可以開展后續的施工，但需做好放坡工作，以保證其深度也能夠達到施工標準，促使深基坑支護整體質量得以提升。若所采用的支護形式無法滿足深基坑支護要求，便需結合多種支護形式，針對實際情況選擇最優的施工方式。巖土工程中，常見的深基坑支護形式有三種：其一，支撐系統，該種支護形式主要涉及型鋼組合支撐、鋼筋混凝土支撐等，應用目的是避免深基坑發生位移。其二，擋土系統，按照工程作業要求，借助該種支護形式開展設計工作，可以有效緩解深基坑的承載壓力，系統中主要有鋼筋混凝土樁、水泥攪拌樁等。其三，擋水系統，開展設計工作時，需依托于施工現場的水文條件進行，以此避免基坑滲水問題，促使深基坑安全性得以保障。

2.3 科學應用深基坑支護施工技術

支護設計人員需掌握深基坑實際情況，為工程選擇合適的支護結構形式，現如今，多樣化的深基坑支護技術被廣泛應用于各類巖土工程中，主要包括三種：首先，地下連續墻支護技術，通過使用該技術可以有效提高深基坑的防水防滲性，同時還能避免基坑發生沉降。先深入研究設計圖紙確定深基坑的挖掘點，借助先進的設備開展基坑槽段挖掘施工，再將所挖槽段進行相互連接，向溝槽內安置鋼筋籠，并完成混凝土澆筑施工，以此構建出一個具備多種性能的地下連續墻。其次，灌注樁支護技術，能夠從整體上提高深基坑支護質量，但該種支護技術在使用時會有多種弊端。借助灌注樁支護形式開展支護作業時，需應用鉆機設備，同時還需搭配泥漿護壁才可以完成支護設計施工，而泥漿排除施工會嚴重影響生態環境。最后，土釘墻支護技術，該類支護形式能夠極大程度地提高邊坡的穩定性，還可以節約施工成本，因其這一優勢而被廣泛應用[3]。

2.4 加強工程建設期間的管理力度

良好且有效的管理能夠實現巖土工程有序并順利進行，還可以對深基坑支護設計施工的質量與安全提供保障。因此，支護施工過程中，支護人員需積極與設計人員就設計圖紙進行溝通，針對作業過程中涉及的技術應用需細致探討，嚴禁一方獨自完成該項工作，促使各方的監督職能與施工專業素養得以充分發揮。此外，相關部門也需參與到深基坑支護設計工程監管中，有效規避設計期間各類問題的發生，為巖土支護工程質量提供保障。施工過程中也可以采取第三方監管的方式，邀請具備權威性的第三方監測機構實時監管深基坑支護設計進度，確保施工安全且有序進行，規避一系列安全事故的發生，同時還能起到提高作業效率的作用。

2.5 明確土質部分壓力的計算方式

巖土工程深基坑支護設計施工過程中，極易受到基坑支護變形的影響，而變形類型可以細化為兩種，即基坑邊坡變形以及基坑附近建筑變形。當發生變形時，對其所產生的數據進行收集并分析，能夠直觀地明確基坑內部的真實情況以及存在的問題。對問題的產生原因加以分析，結合分析結果制定出可行性的問題處理方案，以此保證深基坑支護設計施工的質量。同時，支護設計人員還需明確并嚴格遵守設計流程，選用科學的施工工藝與技術綜合評估基坑邊坡的變形情況。比如，實際設計施工中，可以借助圓弧滑動法確定基坑周邊土質區域的穩定系數Fs，表達式為：

此外還有瑞典條分法、Janbu法等均可以用來計算土壓力，但所使用的計算方法不同，得到的計算結果也會不同。因此，為了保證計算結果的準確性，可以同時采用多種計算方式對土壓力進行計算，以保證支護設計的可靠性。同時，支護設計人員還需樹立科學且先進的深基坑支護設計理念，現階段，我國仍未頒布有關于巖土工程基坑支護設計的相關標準，開展設計工作時，也僅依賴于朗肯理論，計算土壓力時，一般會使用較為傳統的等值梁法進行，不僅無法保證計算結果的精準度，還極大程度地增加了支護設計成本，因此，設計人員需不斷完善相關理論以及規范。加大支護設計施工現場的監管力度，針對設計過程中遇到的問題或隱藏的風險，需結合實際制定相應的處理方案，并做好每日巡查工作，力求深基坑支護設計施工高效且高質量完成[4]。

3 結束語

深基坑支護設計是實現巖土工程順利且有序施工的重要保障，開展支護施工時，設計人員須下到現場，科學落實工程資料收集、實地勘測等準備工作，分析勘測結果以及施工現場實際情況，優化深基坑支護設計，還需加大對工程施工現場的管控，以此從根本上提高支護設計施工的安全性、可行性與穩定性。