深基坑工程設計與施工中的常見問題及解決措施

李 凱

（平涼市建筑勘察設計院有限責任公司，甘肅 平涼 744000）

0 引言

深基坑施工工藝技術對提升建筑結構的安全穩定性有著重要意義，但由于深基坑工程施工工序繁瑣，作業周期較長，需要在設計環節加強對施工問題的預測，完善深基坑結構設計，做好基坑防排水工作，從而保證基坑穩定性與安全性，以及鄰近建（構）筑物的安全及正常使用。本文對深基坑工程設計施工中的常見問題進行分析，并介紹切實可行的解決措施，僅供參考。

1 深基坑施工特點分析

深基坑不僅深度較深，還施工復雜，易發事故。

1.1 深基坑深度較深

為滿足城市發展需求，越來越多的超高層建筑出現，城市地下空間不斷拓展。交通路網的完善使大量高墩大跨度橋梁興建，深基坑建設工程應運而生，且基坑的深度已超過40m。隨著工程規模的擴大，未來基坑深度還會持續加深。

1.2 深基坑施工復雜

深基坑設計與施工容易受到施工環境、地質條件、水文條件、氣候等因素的干擾，如果地質環境較為復雜，或者土體不夠穩定，深基坑的穩定性也會下降，甚至給項目施工帶來安全隱患。同時，施工時面臨管道鋪設問題，這些問題都要從設計角度出發，通過合理的規劃設計規避施工中的各項問題。

1.3 深基坑事故易發

深基坑設計與施工如果未達到預期效果，在外界環境因素的疊加作用下，基坑強度會下降，給工程施工帶來安全隱患，甚至引發施工安全事故[1]。

2 深基坑工程設計與施工中的常見問題

2.1 深基坑工程設計問題

2.1.1 深基坑空間的問題

從基坑角度來看，如果基坑穩定性不足，后期基坑將有可能發生位移，這與基坑設計的參數不合理有關，或地質勘察的局限性導致實際地質情況不明確，使工程設計時對空間的考慮不足，導致深基坑設計無法達到基坑的實際受力需求。

2.1.2 與實際受力不相符

部分設計人員沒有實際分析施工環境與土質條件，更多地考慮了靜態受力情況，卻忽略了動態影響因素，導致基坑設計和實際受力存在明顯的不相符，深基坑設計與實際施工出現脫節的情況，土方開挖后受到土質的影響產生安全問題。

2.1.3 側向土壓力問題

深基坑施工中，擋土結構和土層間形成土壓力，但土壓力會受到地下水變化、土質條件的影響，如果沒有做好側向土壓力的分析，后續深基坑設計將會出現嚴重問題[2]。

2.2 深基坑施工中的主要問題

2.2.1 降水施工問題

深基坑的降水施工中常會出現排水不到位或者降水不及時的問題，導致土層滲水軟化，或者地基出現不均勻沉降。因此，合理的降水施工對基坑基礎結構的穩定性與地基安全性有著重要意義。

2.2.2 深基坑壁面支護與開挖問題

基坑壁面施工、基坑開挖施工是整個工程的核心工序，合理的基坑支護與土方開挖作業對工程進度控制與基坑結構安全提供保障。深基坑壁面支護和開挖施工中的常見問題，如施工規劃設計不夠合理，不切合實際，導致開挖作業中壁面支護結構變形或者內塌陷，對工程施工質量造成嚴重影響。

3 深基坑設計與施工問題的解決措施

3.1 完善深基坑工程設計，規避后續施工問題

3.1.1 做好基坑設計前準備工作

深基坑設計之前應科學勘察現場，了解地層結構特性，繪制地質分層表，以便明確巖土情況。如果在城市內進行深基坑施工，地下管線比較密集，基坑施工難度增加，在設計階段有必要加深對管線分布情況的了解，合理調整設計方案。

3.1.2 基坑支護結構的設計選擇

（1）放坡開挖式支護結構，可用于場地開闊環境，或者對基坑沒有位移控制要求，一般與其他支護結構綜合使用。

（2）支擋式支護結構，分為雙排樁與墻鋼架結構、懸臂式樁與墻結構等，一般需計算結構荷載能力和擋土構件實際受力情況，分析內部支撐結構受力情況，計算基坑滑動穩定性，從而選擇最有效的支擋式結構。

（3）土釘墻，即將型鋼或鋼筋采用鉆孔或者注漿的方式打入深基坑巖土層，隨后在坑壁噴射混凝土，使錨桿和混凝土相互固定，通過形成重力擋墻達到抵抗土壓力的作用，確保工程開挖面結構穩定，一般可將土釘墻與支擋式結構相結合，以復合式支護體系提高深基坑支護穩定性。

3.1.3 加強變形控制設計

目前深基坑結構設計主要有兩種極限態勢，一種是破壞的態勢，另一種為失效的態勢。破壞態勢中，基坑支護結構破壞程度較深，支護結構強度下降；失效態勢中，支護結構已失效，但是結構強度沒有下降。在支護結構變形控制設計過程中，設計人員應遵循安全第一的原則，使深基坑結構能夠與周圍環境相互適應，基坑的形變與結構改變必須有相應的限制性條件。因此，需合理計算深基坑所能承受的臨界值并進行有效控制，規避嚴重的變形問題。

3.1.4 加強基坑抗傾覆穩定性分析

以實際工程為例，某基坑處周圍環境復雜，基坑深度為23.22m，西側基礎埋深7m，東側基礎埋深6m，場地內土層多為人工填土與第四紀沖積層，具體參數見表1。

表1 深基坑土層信息參數

現場共有3層地下水，第一層較穩定，地下水埋深在10.8m左右；第二層潛水位的埋深大致在21.3m左右；第三層承壓水的埋深在27.1m處。依據護坡樁的實際嵌固深度，分析其對深基坑結構抗傾覆穩定性的影響，在計算的同時調整護坡樁嵌固深度，得出不同抗傾覆系數。如圖1所示，嵌固深度不斷增大，抗傾覆系數也會增加，此時深基坑結構更加穩定。

圖1 基坑護坡樁嵌固深度與抗傾覆系數的關系

預應力錨索豎向間距對于深基坑抗傾覆穩定性的影響如圖2所示，當錨索豎向間距加大時，深基坑結構抗傾覆系數減小，導致基坑結構穩定性下降。為保證深基坑結構的穩定性，應盡可能提高抗傾覆系數，適當縮小應力錨索的豎向間距。

圖2 錨索豎向間距和基坑抗傾覆系數的關系

針對深基坑樁錨支護結構參數，了解參數變化給基坑抗傾覆系數帶來的影響，從圖2分析可知：

（1）當其他參數保持不變的情況下，隨著護坡樁嵌固深度與錨索豎向間距某一參數的變化，深基坑結構的抗傾覆系數變化較為明顯。其中，基坑抗傾覆系數會隨著護坡樁嵌固深度的增加而變大，隨著錨索豎向間距的加大而縮小。

（2）在深基坑結構設計環節，應合理調整設計參數，確保工程設計的合理性與規范性，綜合考慮各項影響因素，遵循相應參數與深基坑結構穩定性的規律。

（3）在確定錨固體直徑時，場地內如果存在一定厚度的卵石層，注漿后水泥漿有可能順著孔隙產生流動，影響錨固體有效直徑。因此要適當加大錨固體直徑，確保深基坑結構抗傾覆穩定性[3]。

3.2 做好深基坑施工的要點控制,保證施工安全穩定性

3.2.1 做好土方開挖，明確基坑施工要點

土方開挖是深基坑設計與施工的重要內容，為保證開挖質量，應在開挖之前加強現場勘查與分析，優選土方開挖方式，比如分層開挖結合機械開挖，應及時將開挖土體運輸到指定地點。防止坑壁出現堆載或者加載的現象，并做好圍巖的科學監測，監控坑頂處的水平位移情況以及高程變化情況。

深基坑施工兼顧綜合性與臨時性特點，對施工環境有著較為嚴格的要求。在基坑設計時應科學選擇支護結構，明確基坑施工要點，比如選擇鋼筋混凝土排樁、錨樁或者噴錨支護結構，基坑開挖的深度超過2m時，應做好坑邊防護，比如在周圍搭設防護欄。坑壁支護應按照基坑深度與地質情況，依據基坑設計展開施工，如果存在支護墻漏水的現象，當水量較小時，可用混凝土與砂漿材料填補滲水點。一旦滲水現象嚴重，建議圍繞滲漏處開挖1m左右，再用混凝土及時填補，同時做好施工監測與分析，以便及時修改工程設計方案。

3.2.2 加強深基坑內部降排水工作

深基坑內部施工時常會遇到水滲透的現象，目前常見的有井點降水法和表層排水法。前者通常在基坑內或周圍設置一定數量的降水井，使周圍土體內水位或基坑內水位降至設計水位或基坑底以下。表層排水法一般為表層渠道排水，即表面建設渠道完成基坑引流排水，這些排水方法可獨立應用，也可綜合使用，應具體根據施工地點的氣候與地質條件調整排水方式，強化排水效果。

3.3 加強邊坡修整監測，做好水文與地質信息勘察

3.3.1 加強邊坡修整監測

從深基坑工程施工安全控制入手，對深基坑工程設計施工中的邊坡變形問題深入研究，做好邊坡的修整監測和現場作業指導，科學防治邊坡坍塌事故，保證基坑整體結構穩定。實施邊坡修整監測作業，在設計階段安裝監測裝置，采用人工巡檢和系統自動化巡檢方式，對深基坑邊坡變形情況和沉降現狀有效監測，根據邊坡修整中的異常情況做好施工工序的調整。為了保證后續工序的開展，要由設計人員與施工人員聯合組成指導小組，落實現場施工變動的簽證管理工作，優化工序變更監管，降低因專業指導不足造成的安全隱患發生幾率[4]。

3.3.2 做好水文與地質信息勘察

實際施工作業期間，要完善水文和地質信息勘察作業，加強對降水問題的改善。設計單位應從前期水文和地質信息出發，合理編訂勘察科目，加強勘察全過程的有效監管，完成數據復核，確立數據列表，全方位展開深基坑工程水文與地質信息的數據勘察與分析，為后續降水規劃作業的開展提供便利條件。施工單位應聯合設計單位，根據設計單位提供的勘察數據與設計方案進行深基坑降水作業規劃，為防止深基坑降水排水反灌，避免土體滲水而引發的基坑結構坍塌或者地面沉降，在降水排水前期階段，要在深基坑內的排水溝處采取防滲措施，落實排水溝加固作業，避免邊坡坍塌事故。

4 結束語

現階段我國深基坑工程已普遍應用于高層建筑結構及市政工程施工中，且深基坑設計與施工成為工程建設的重要部分。為保證施工質量，首先要做好地質勘查工作，制定合理的施工計劃，優化操作流程，降低安全隱患，及時發現并解決問題，確保基礎工程施工順利進行，以及臨近建（構）筑物的安全及正常使用。