巖土工程深基坑支護的設計方案

宋炳SONG Bing

（杭州坤博巖土工程科技有限公司，杭州 310012）

1 建筑施工深基坑支護施工重點

第一，如果在城市進行施工，也要考慮巖土工程的環保節能性。所以在開展深基坑支護工作時要減少施工震蕩對周圍環境帶來的影響，也要考慮施工后過程中的泥漿使用和施工噪音對城市環境的影響。第二，在進行深基坑支護施工時要考慮周圍居民群眾。如果是在舊有建筑施工，深基坑支護施工會對周圍建筑造成一定破壞。所以在施工過程中要及時對周圍建筑的變形情況和下沉情況進行數據整理，同時需要控制施工溫度變化，考慮周圍可能發展的施工變動，提升施工的安全性。第三，科學合理的開挖方式。在施工過程中，施工位置周圍會有一些建筑，在建筑密集區域施工時，由于地下線路和管道相對復雜，這對深基坑支護施工來說有一定阻礙，所以在選擇開挖方式時一般采用垂直開挖。同時也要注意開挖施工時的其他因素對整體施工的影響。第四，按照施工流程進行。一般情況，深基坑施工都在窄小位置，而施工時間要求較短，所以在實際施工時要重視施工流程的正確性。想要達到理想的施工質量，就要嚴格按照施工流程來操作，管理好每個階段的施工質量，才能保證整體施工質量達到標準。此外在施工時也要注重環境保護工作，減少對周圍環境的影響。

2 巖土工程基坑支護工程中常見的主要問題

2.1 超挖與欠挖現象較為嚴重

在巖土工程基坑支護工程中，超挖或者欠挖的現象較為普遍，而無論是超挖現象，還是欠挖現象，都對整個基坑支護工程質量有著一定的不利影響。出現超挖與欠挖現象的主要原因是作業人員在施工技巧方面存在一定的不足之處，加上其施工操作缺乏一定的規范性，以致其在施工過程中容易出現一些失誤；另外基坑支護工程開挖難度一般都比較大，一旦施工人員技術水平不夠高或者缺少一定的責任意識，就會導致邊坡表面出現不平整的情況，甚至出現一些其他不良情況，從而對基坑支護的整體工程質量造成不良影響。此外，施工人員要對已出現的問題進行補救，這樣一來，就會延誤整體的施工進度。

2.2 巖土勘察中存在的問題

深基坑項目的順利開展離不開巖土勘察的支撐。在巖土勘察中存在的問題主要有以下幾個方面：首先，勘察技術人員缺乏專業技術能力，收集的數據不夠精確，最終造成勘察成果與實際存在偏差；其次，巖土勘察工作較為復雜，其工程地質、水文地質條件等存在諸多的不確定性，若現場調查不充分，將對后期的數據整理產生較大影響，尤其是地質條件復雜的地塊；再次，沒有完善的勘察機制，容易導致數據不足，勘察效果不佳，對后續工作開展造成一定的阻礙；最后，沒有針對具體施工特點采用相應的巖土勘察技術，使用的設備和操作無法取得成效或效果不夠明顯，導致勘察結果不夠準確，對后續基坑開挖、支護產生影響。

2.3 設計問題

支護空間的問題從深基坑自身角度分析，如果深基坑穩定性無法得到保證，大多數情況下是由于深基坑出現了位移，主要是由于相關人員在深基坑支護設計中未能考慮到足夠的安全支護參數問題，或者地質勘探的局部性不能代表整個深基坑的真實地質狀況，使設計未能給予深基坑提供實際較強的支護，導致支護空間出現問題，無法滿足深基坑施工的具體要求，易出現深基坑設計支護達不到基坑實際受力需要的情況。

①與實際受力不符。一些施工設計人員針對深基坑支護的設計單純停留在研究階段，未能深入分析實際的施工環境條件，深基坑設計支護與實際受力不符，導致深基坑支護施工在理論驗算上安全性較好，但受到開挖后土質等方面因素影響，易出現安全問題。一些設計人員未結合深基坑支護周圍環境，單純考慮了靜態受力，忽視了動態因素和施工人員因素，造成與實際施工脫節的情況發生。

②側向土壓力問題。該類型的施工建設，在擋土與土層之間會產生土壓力，部分設計人員在深基坑支護的設計當中，只考慮了幾種簡單的支護結構側向土壓力情況。但在深基坑支護施工當中，土壓力也與土質因素、地下水、施工環境變化等相關，設計人員如果缺乏對側向土壓力的全面分析，將導致支護設計出現問題[5]。

2.4 支護結構設計缺乏科學合理性

巖土工程深基坑支護技術在施工之前需要勘探現場，仔細研究施工現場的場地環境、基礎設施以及施工人員的安全保障，以便在滿足這些基本條件的基礎上，按照相關施工要求進行合理施工設計，然而在實際施工時，經常會因為各種突發狀況出現施工行為與施工設計不符合的情況。這是由于一方面不同施工現場的實際條件具有一定差異性，另一方面有些施工企業出于自身利益最大化的考慮，可能會減少經濟投入，或者使用價格便宜的材料以次充好，嚴重時會造成豆腐渣工程，嚴重影響到工程的質量，也會嚴重損害企業形象。

3 巖土工程深基坑支護的設計方案

3.1 工程概況

擬建項目設2 層地下室，開挖深度約10m，地下水埋藏深度9.8～11.4m，對應標高512.36～514.13m。地下水以上層滯水、孔隙潛水為主，現場的卵石層為主要含水層。受水文條件的影響，基礎施工前需要采取有效的降水措施，使水位下降至基礎底面以下，確保施工安全。經技術分析后，擬采用管井降水和集水明排相綜合的方案。

經現場勘察后，確定巖土層自上到下依次為：①雜填土（厚度0.7～1.7m），層低標高1.620～3.320m，包含了黏性土、建筑垃圾以及磚石等。②粉質黏土夾粉土（厚度1.9～3.2m）層低標高-0.820～+0.520m，以黃褐色飽和粉質黏土為主，表現為軟塑～可塑狀態。③粉質黏土和粉沙層（厚度3.9～7.3m），層底標高-9.480～-6.080m，為灰色飽和粉質黏土，成軟塑～可塑狀態。④粉細沙（厚42.9m），層低標高-47.380～-6.080m，有灰色飽和粉細沙為主，呈現中密～密實狀態。

3.2 深基坑支護的設計分析

目前，靜力平衡法是應用較為普遍的一種計算深基坑穩定性的方法。該方法根據作用在擋土墻前、后土壓力的不同，將土壓分為主動土壓力和被動土壓力兩種，并對不同土壓分別進行分析。該方法在結構設計的計算過程中所需要的假定條件較簡單，但是當支護結構各參數發生變化時，其計算結果難以做到準確。另外在計算支護結構的變形以及內力的過程中，彈性抗力法也被廣泛的使用。彈性抗力法是一種經過優化的分析方法，其不僅完善了靜力平衡法中的不足之處，而且還改進了其他算法中無法進行擋墻內側被動土壓力計算的不足，使得支護結構的設計更加的科學性和合理性。最后，隨著電子信息技術的不斷發展，有限元分析法憑借著多樣靈活的特點得到廣泛的推廣。

3.3 加強人員培訓

隨著科技水平的不斷提高，巖土工程勘察技術體系日益完善，為減小人為因素對巖土工程勘察質量造成的影響，企業需要加強勘察人員專業培訓力度，要求勘察人員樹立安全生產的正確工作意識，深入了解常用勘察技術的工藝流程、技術原理及操作要點，熟練掌握必備操作技能。

3.4 防止地下水帶來的干擾

對深坑支護結構來說，地下水有著非常大的影響，如果出現了滲漏的現象，那么地面很大可能會出現沉降，所以，一定要對降水加以利用，利用降水使地下水所造成的壓力得到明顯的減小，讓土壤的條件可以得到一定的改善，施工過程也會因此而變得更加順利。目前來看，隨著高層建筑的不斷發展，深基坑支護技術也在不斷的改革與進步，尤其是在當今的城市巖土工程當中起到了非常大的作用。這種施工技術在實際應用的時候，一定要注意每個工程所具有的獨特特點以及施工地的地質條件，根據這些來選出更加適合的支護方案，這樣支護的質量水平才會得到保障，工程的費用也會得到有效的控制。從當前的一些情況可以看到，深基坑支護技術仍然是有一定的不足，這些需要在實踐中不斷的進行改進才會更加完善[1]。

3.5 土釘墻支護

土釘錨噴施工是指工程師在原始土壤結構中添加鋼條和其他工程材料，改善原始土壤的結構強度和穩定性，然后達到基坑加固的目的。在實際工作過程中，工程師應在基坑開挖過程中，在土坡表面放置相應的鋼網，然后將混凝土噴射到鋼網上，形成土釘結構，使土坡的鋼網和表面緊密結合，起到斜坡穩定性的作用。土壤釘扎通常以鋼條為主要結構，它與灌漿緊密結合，最終形成整體壓力系統。在土釘墻支護的建設過程中，需要充分實施下部切除發掘及下部支護的基本原則。同時，灌漿后，要做好土釘和混凝土表面的維護，混凝土表面出現裂縫，改善結構強度和安全因素。土釘墻一般適用于建設工作區地下水位以上基坑的傾斜支護，或適用于黏土、淤泥、雜貨充填及人工降水后形成的其他基坑。土釘墻不能達到加強和維持土壤對淤泥土壤和地下水的良好目的，土釘墻需要深入傾斜土壤層。當地管線密集分布后，土釘鉆孔過程中容易發生管線損傷（如圖1、圖2 所示）[2]。

圖1 土釘墻施工流程圖

圖2 土釘墻支護施工工藝圖

3.6 科學評估基坑邊坡穩定性

在巖土工程建設期間，應減小外部因素對基坑邊坡結構穩定性造成的影響，預防基坑滑塌等工程事故出現，保證基坑施工安全。勘察人員需要靈活運用各項測試手段與方法，測定工程地基土層的物理力學性質，深入研究基坑施工期間邊坡土層物理力學性質可能發生的變化。例如，在后續基坑施工期間，如果工程現場氣候條件過于惡劣，低溫與降水會降低地基巖土層強度與基坑邊坡抗剪強度，提高基坑邊坡滑坡與塌方事故的概率。巖土工程勘察工作的有效開展，可以提前預測基坑邊坡滑塌等事故的發生原因與出現時間，在基坑支護方案中采取預防措施[3]。

3.7 深基坑施工的邊坡支護控制

在房屋建筑深基坑施工中，邊坡支護控制是深基坑施工質量的重點，在開挖基坑施工時，邊坡的修正處理控制有較大的難度。對基坑邊坡的修正處理應操作得當。在開挖時，需保障基坑的深度與相關要求相符，要求挖掘機操作人員擁有較高的專業技術水平，并在安全的前提下，派遣專門人員配合挖掘機進行施工，從而達到基坑內開挖修正使用的預期效果。另外，還應合理的選擇深基坑施工中的支護系統和支出材料。支撐、擋土、擋水系統以及相應的材料排水設備間的選擇應實行合理配置，讓深基坑施工變得更加安全通暢，從而有效增強深基坑施工的工作質量[4]。

3.8 內支撐支護施工

內支撐支護結構的主要作用力來源于圍護墻的土壓力與水壓力，在不考慮支撐結構豎向載荷以及施工材料本身重力時，可對深基坑支護施工活載荷進行合理取值。在該工程案例中，內支撐支護主要為鋼支撐，在施工現場應按照順序進行鋼支撐拼裝、鋼圍檁吊裝、鋼支撐吊裝、施加預應力的施工。在進行鋼支撐支護施工之前，需要控制好進程鋼圍檁、鋼支撐的質量，檢查焊縫長度、深度等指標是否與規范標準相符，然后采用220mm 的膨脹螺栓對鋼圍檁進行固定處理，使得內支撐支護裝置能夠穩定運輸到相應的施工部位，并自上而下拆除吊裝的鋼支撐[5]。

3.9 質量控制的要點

①在混凝土噴射作業開始前，施工人員要對深基坑支護工程的實際情況有全面的掌握，并結合設計方案進行混凝土的抗壓試驗，根據抗壓試驗結果判斷混凝土的強度與硬度。當混凝土的抗壓試驗結果可以達到設計標準時，方可以應用到混凝土噴射施工中。在按照施工要求配制好混凝土后，施工人員要對混凝土質量做好檢測，使用高壓噴射裝備將混凝土噴射至基坑巖土體表面。

在噴射混凝土的過程中，施工人員要重點做好2 個方面的工作：1）嚴格按照設計標準確定混凝土噴射厚度；2）噴射混凝土時，要使用分層噴射的方式。待混凝土噴射作業完成后，為避免混凝土受到環境因素的影響而出現裂縫，施工人員要按照相關標準進行混凝土養護，從而確保錨噴支護施工的質量。

②完成混凝土噴射作業后，施工人員要進行鉆孔作業。在鉆孔作業過程中，施工人員要先確定錨噴支護結構的孔位，并且對每一個孔位做好標記，為后續的鉆孔施工奠定基礎。在鉆孔過程中，施工人員要控制好鉆機的位置，始終確保錨桿傾斜角與鉆機立軸在同一條水平線上。若在此過程中發現錨桿傾斜角度大于15°，則要立即進行調整，待調整后的角度符合要求后方可繼續開展鉆孔作業。通常情況下，鉆孔位置的誤差要控制在100mm 以內，深度誤差必須嚴格控制在±50mm。鉆孔作業完成后，要及時組織人員進行檢驗，檢驗合格后方進行后續施工。

③鋼筋錨桿安裝后，要按照要求安裝鋼筋網，根據設計標準確定鋼筋網的尺寸。通常情況下，鋼筋網的尺寸是2.0m×2.0m。在鋼筋網的安裝過程中，需要確保鋼筋網與錨桿的連接強度，為避免施工過程中出現鋼筋網松動的問題，施工人員可以使用鋼絲網連接鋼筋之間的接縫，同時，要使用鋼絲緊密綁扎鑼鼓，這樣可以很有效的提升鋼筋網連接質量。

4 結束語

近年來，深基坑支護技術已經在我國大型房屋建筑的施工過程中得到了廣泛的應用，其質量優劣直接關系著整個建筑項目的質量。現今，深基坑支護的技術已逐步趨向成熟，但仍有一些困難和問題，本文就深基坑支護的應用實踐情況進行較為深刻的研究和分析，并將其支護的相關技術概念與實際施工過程緊密地結合在一起，希望能夠給各個施工單位以及專業人員提供參考和借鑒，從而給予相關意見和幫助，為當前我國的經濟和社會建設作出積極貢獻。