淺談基坑工程畢業設計中若干易錯問題及解決措施

摘 要：畢業設計是一項綜合性的實踐教學環節，在高等教育體系中占據著舉足輕重的地位。基坑工程是巖土工程類學生畢業設計的一大方向，本文分析了基坑工程畢業設計現狀，提出了學生在設計過程中普遍存在的若干問題，比如，忽視設計的基本要求、概念混淆、土層厚度值選取不當、忽視對基坑內部剖面的支護設計、忽視對馬道的支護設計，就這些具體問題給出了明確的解析，使學生在以后的設計過程中免于困擾，節省時間，設計出更為優質的方案。

關鍵詞：基坑工程；畢業設計；若干問題；解決措施

畢業設計是一項綜合性的實踐教學環節，在高等教育體系中占據著舉足輕重的地位。是學生畢業前的最后學習、綜合訓練和能力提升階段，是對所學全部課程的總結和升華，也是對學生綜合素質與工程實踐能力的全面錘煉和檢驗。［1］通過查閱資料、設計方案、繪制圖紙、撰寫報告，不僅可以提高解決復雜問題的能力，亦有利于學生更好地銜接大學學習與工作就業，［2］更是增強就業競爭力的重要途徑。

基坑工程是巖土工程類學生畢業設計的一大方向。基坑工程為建筑施工提供了必要的空間，在建筑工程中起著至關重要的作用，在基坑開挖過程中，需要采取一系列的支護措施、地下水控制及環境保護措施，以減小由開挖造成的土體擾動的危害。這些措施不僅保護了基坑本身的安全穩定，還確保了施工人員的安全，并減少了施工對周邊環境的影響。筆者在多年的基坑支護畢業設計指導工作中，發現學生在設計過程中普遍存在一些問題，本文就這些具體問題給出了明確的解析。

一、基坑工程畢業設計現狀

基坑支護設計是基坑工程中的重要組成部分，根據基坑深度、地質條件和周圍環境的不同，支護常用的幾種形式包括排樁支護、土釘墻支護、錨桿支護、內支撐、鋼板樁支護、地下連續墻等，［3］同一個基坑的不同剖面可以采用不同的支護形式，同一個剖面也可以采用幾種形式相結合的方式進行支護，比如土釘墻與錨桿支護相結合的復合土釘墻支護，上部采用土釘墻下部采用樁錨的組合式支護結構等。這一點學生在畢業設計中都把握得很好。

但是，學生主要處于學習階段，缺乏實際工程經驗；畢業設計過程中忽略了實際施工中的復雜性，缺乏系統性思考，各設計環節之間銜接不緊密。另外，教師在畢業設計指導的準備和提高自身的實踐能力上投入的精力也不足，［4］不能精準地給予指導。所以，學生在基坑工程畢業設計中暴露出一系列共性問題。

二、畢業設計中的若干問題

（一）忽視設計的基本要求

設計是施工的前提與基礎，優秀的設計應充分考慮施工的可行性和便利性，為后續工程的順利施工奠定堅實的基礎。施工是設計的實現與驗證，實際操作往往能檢驗設計的合理性。本科畢業設計過程中學生一味注重整體穩定性、抗傾覆穩定性、抗隆起穩定性、抗突涌穩定性等是否滿足規范要求，在計算過程中花費了大量時間，優化計算方案，精益求精。但在基坑支護平面圖、剖面圖及整個設計中完全體現不出留有供設備和人員作業的施工空間，忽視了設計服務于施工的基本要求。

（二）概念混淆

在畢業設計初期，當被問到基坑采用了幾個剖面進行支護時，總會有同學把地質剖面與支護剖面混為一談，缺乏基礎知識，基本概念混淆，相關的知識體系就不夠穩固，師生之間或者同學之間出現錯誤信息傳遞，浪費時間和精力。

（三）土層厚度值選取不當

在基坑支護設計中，確保各項參數值的準確具有不可估量的重要性。在基坑支護設計中所用的土層參數，主要包括層厚、重度、黏聚力、內摩擦角等，后三種在勘察報告中通常會給出建議值，一般可直接采用，各土層厚度選擇成為一個關鍵參數值。不同勘探孔中各土層厚度不同，部分同學會任意取一個勘探孔，或者選取一些對自己計算比較有利的容易通過的勘探孔，并沒有考慮各土層厚度值的選取對基坑安全性的影響，這些方式都是不可取的。

（四）忽視對基坑內部剖面的支護設計

學生在對基坑支護設計過程中，往往只對基坑四周的側壁進行支護，確保周圍既有建筑和構筑物的安全，忽視了對基坑內部剖面的支護，設計不夠全面，土體失去支撐，變形較大，給施工帶來安全隱患。

（五）忽視對馬道的支護設計

馬道是指在基坑工程施工中，為施工人員、施工車輛出入基坑而修建的臨時性道路。修建馬道可以緩解場地壓力，保持現場秩序井然，提高施工效率，節約施工成本。馬道也為車輛和人員提供了安全的通道，保障了施工中人員的安全。同時，合理的設計和施工，可以減少對周圍環境的破壞，保護生態環境。但是，在課本中鮮有對馬道的介紹，更不必說學生在畢業設計中對馬道進行支護設計了。

三、具體解決措施

（一）設計時考慮施工的可行性

設計時不僅要追求工程的安全，又要考慮施工的便利，施工人員在進行實際操作時需一定的工作空間，設計時應該考慮在內。現通過以下案例進行說明。

某住宅項目位于北京市，地理位置交通便利。該項目包括5棟樓，地上均為普通住宅，地下為車庫及設備用房，基礎為平板式筏基。基坑深度11.96m，基坑安全等級為一級，使用年限為1年。

根據對現場鉆探、原位測試與室內土工試驗成果的綜合分析，在勘探最大深度45m范圍內揭露的地層，按巖性特征、物理力學性質進一步劃分為8個大層，自上而下土層如下表所示。

地下水埋藏較深，支護設計時不考慮地下水影響。

根據基坑開挖深度、周邊環境條件、結構施工期間場地要求等，本基坑采用樁錨進行支護。坑邊荷載按20KPa考慮，基坑上口線2.0m范圍內不得進行任何堆載。具體支護方案為樁徑800mm，樁間距1600mm，嵌固深度4.5m，采用三道錨索，一樁一錨，錨索均采用2根7Φ5 1860級鋼絞線，第一道錨索的自由段為6.5m，錨固段為13.0m，第二道錨索的自由段為5.5m，錨固段為13.0m，第三道錨索的自由段為5.0m，錨固段為12.0m。設計過程中理論分析與計算正確，各項穩定性計算結果均滿足規范要求，根據方案繪制出如圖1所示的“基坑支護平面布置圖”和如圖2所示的“某支護段剖面圖”，在這兩個設計圖中，可以看出設計中沒有設置提供作業面的肥槽、錨頭和部分錨索在基坑內，建筑物外墻不能在原定位置施工，給施工帶來極大困擾。

在修改后的如圖3所示的“基坑支護平面布置圖”和如圖4所示的“某支護段剖面圖”中，設計人員設置了肥槽寬度，基坑側壁支護完成后，便于建筑物外墻的施工，這是符合實際的設計方案。

（二）明確概念

勘察報告中的地質剖面和基坑支護設計中的支護剖面是兩個完全不同的概念，現通過圖5和圖4說明他們的不同。圖5表示該場地共設計了25個鉆探孔，1～5#鉆探孔連成一個地質剖面，橫向縱向共有10個地質剖面。圖中實線框表示基坑的范圍，基坑分為四個剖面進行支護段設計，1、2、3、4表示基坑支護中四個支護段的位置，每個支護段有一個支護剖面圖，形式如圖4所示。

（三）合理選取土層厚度值

基坑支護屬于臨時性工程，設計的安全儲備相對較小，［5］此時從基坑安全角度考慮，需要用最不利鉆孔中土的參數值。在基坑支護段對應的地質剖面中，若某個孔中某層土的抗剪強度指標最小，該孔中該土層最厚，那么按該孔中土層厚度值計算的土體抗剪強度最低，采用該參數進行設計，得出的設計方案是最安全的。若選用其他鉆孔中的參數值進行計算，不能保證整個基坑側壁的安全穩固。

（四）注意對基坑內部剖面的支護

每一個基坑并不一定只有一個槽底標高，對于有幾個槽底標高的基坑，相鄰兩個槽底之間會出現高度差，如果高度差比較小，可以直接進行放坡處理，如果高度差比較大，應該對其進行相應的支護設計。支護方式選擇時盡量與地基處理方式相結合，若地基處理方式選用CFG樁，高度差處可以選擇在CFG樁內插入鋼筋的支護形式，減少對地基土的擾動。在此，需要注意一個問題，支護計算時選取的土層信息是較高槽底以下土的參數值，而非地面以下土的參數值。

（五）注意對馬道的支護

對于馬道的設計包括線路選擇、支護設計、地基處理、施工材料選取、排水設施設置等，我們重點關注的是對馬道兩側的支護設計，馬道是一個坡狀道路，坡頂與地面平齊，坡底與槽底平齊。對其進行支護設計時，也要考慮到支護高度的漸變性。如果馬道兩側放坡，可以采用類似土釘墻的支護形式，如果直立，可以采用護坡樁的支護形式。可以根據實際情況和工程要求，制訂合理的支護設計方案。

結語

基坑工程是巖土工程類學生畢業設計的一大方向。本文指出了基坑工程畢業設計的現狀，就基坑支護設計中經常出現的幾個問題進行了說明，并給出了具體的解決方法，使學生在以后的設計過程中免于困擾，節省時間，設計出更為優質的方案。

參考文獻：

［1］李順群，柴壽喜，劉舉，等.城市地下空間工程專業畢業設計（論文）改革與實踐［J］.高教學刊，2020（19）：133135.

［2］徐楊，孫萍，孫雪.應用型本科高校城市地下空間工程專業畢業設計環節的創新與實踐［J］.教育教學論壇，2019（35）：147148.

［3］熊智彪，建筑基坑支護［M］.北京：中國建筑工業出版社，2013.

［4］陳華，黃柳云.提高土木工程專業畢業設計質量的幾點探索［J］.中國現代教育裝備，2010（05）：149151.

［5］朱彥鵬.工程事故分析與處理［M］.北京：中國建筑工業出版社，2020.

基金：2022年度防災科技學院教育研究與教學改革項目“新工科視域下城市地下空間工程專業畢業設計案例庫建設改革”（JY2022B05）

作者簡介：陳曉冉（1988— ），女，漢族，河北邢臺人，碩士研究生，講師，研究方向：巖土工程。