基坑施工中应该注意的问题与研究对策

李清华

摘要：随着城市的不断发展，城市空间问题越来越成为制约城市发展的因素，地下空间的开发利用已成为现代化城市发展的必然趋势，同时城市地下空间的建设使得基坑工程规模和深度不断加大，基坑的变形越来越受到重视。

关键词：基坑施工变形 支护问题与对策

中图分类号：TV551文献标识码： A

一、关于深基坑的概述

根据国家建设部的有关规定:深基坑即工程开挖深度超过五米之上(包括五为或者深度为地下室三层之上的。又或者基坑的深度没有超过五米，但是基坑的地址条件、地下管线以及周围自然环境非常复杂的工程。

深基坑工程包括基坑支护体系的设计、施工、土方的开挖，是一项综合性很强的系统工程。它具有以下四项特征:一是深基坑工程的区域性很强;二是深基坑工程的个性很强;三是深基坑中的支护是一种临时结构;四是深基坑工程具有很强的时空效应与环境效应。

二、深基坑支护存在的问题

1、支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当

深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度，但由于地质情况多变且十分复杂，要精确地计算土压力目前还十分困难，至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题，尤其是在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构的实际受力。

在深基坑支护结构设计中，如果对地基土体的物理力学参数取值不准，将对设计的结果产生很大影响。土力学试验数据表明：内磨擦角值相差5°，其产生的主动土压力不同;原土体的内凝聚力与开挖后土体的内凝聚力，则差别更大。施工工艺和支护结构形式不同，对土体的物理力学参数的选择也有很大影响。

2、基坑土体的取样具有不完全性

在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样分析，以取得土体比较合理的物理力学指标，为支护结构的设计提拱可靠的依据。一般在深基坑开挖区域内，按国家规范的要求进行钻探取样。为减少勘探的工作量和降低工程造价，不可能钻孔过多。因此，所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。但是，地质构造是极其复杂、多变的、取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此，支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。

3、基坑开挖存在的空间效应考虑不周

深基坑开挖中大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳，常常以长边的居中位置发生。这足以说时深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时，支护结构要适当进行调整，以适应开挖空间效应的要求。

4、支护结构设计计算与实际受力不符

目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏;有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。

三、 深基坑支护实施策略

1、基坑支护结构选型：

1.1原状土放坡：

一般基坑深度小于3米时，可采用一次性放坡。当深度达到4~5米时，也可采用分级放坡。基坑放坡必须保证边坡的稳定，根据土的类别进行稳定计算确定安全系数。原状土放坡适用于较浅的基坑。

1.2深层搅拌桩支护

深层搅拌桩是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆体和粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理--化学反应，使软土硬结成具有整体性，水稳定性和一定程度的桩体。深层搅拌最宜于各种成因饱和软粘土等，包括淤泥，淤泥质土、粘土和粉质粘土等。

1.3钢板桩支护

钢板桩支护是由钢板桩、锚拉杆（或内支撑、锚碇结构、腰梁等）组成。由于钢板本身刚性不足，其支撑或锚拉系统如果设置不当，会产生较大的变形。但其优点是一种施工简单，投资经济，施工机械化程度要求不高的支护方法。

1.4排桩支护：

排桩支护是指队列式间隔布置钢筋混凝土挖孔，钻（冲）孔灌注桩，作为主要的挡土结构，其结构形式可分为悬臂支护或单锚杆，多锚杆结构，布桩形式可分为单排或双排布置。桩的嵌固深度、桩径和配筋根据坑深、支撑布置和周围环境要求等计算确定。排桩中应用最广泛的是钻孔灌注桩。

1.5锚杆或喷锚支护

锚杆与土钉墙支护相似，将锚杆锚入稳定土体中，外墙与支护结构连结用以维护基坑稳定的受拉杆件，并施加预应力。锚杆可与排桩，地下连续墙，土针墙，其他支护结构联合使用，不宜用于有机土，液限大于50%的粘土层及相对密度少于0.3%的砂土。

1.6圈支护结构：

拱圈分闭合拱和非闭合拱，拱圈形成包括圆拱、椭圆拱和二次曲线拱。这种拱圈挡土能承受水平方向的土压力，因拱的内力以受压力为主，弯距很少，能充分发挥混凝土抗压强度高的特性。施工方便，施工机械化程度要求不高，施工速度较快。

2、针对深基坑支护施工过程需要注意事项的研究。

建筑工程深基坑支护施工的过程中需要注意的问题有以下四点:首先是土钉墙，它是由被加固的原位土方、土钉墙以及喷射的混凝土组成。这是一种边坡非常稳定的支护，它在深基坑中起到增加边坡稳定性与主动嵌固的作用。当前在我国最常用的支护形式是10米以内的土钉墙与5米以内的水泥搅拌桩。土钉墙多用于地下水位低或者地下水位可以被疏干甚至降低的地方，而水泥搅拌桩有空腹式、拱形、格构式以及实体式等形式，具有挡水、挡土的功能。其次是地下室的连续墙，它主要由支撑、维护墙以及防渗帐幕组成，主要被用于深基坑深度超过10米的时候。而其中利用加紧水泥桩的方式设置的连续墙具有造价便宜与质量高的优势被广泛应用。三是逆作拱墙，在建筑工程深基坑施工的过程中，深基坑的平面形状适中时，可以将拱墙作为维护墙。而拱墙的种类包括:椭圆形的闭合拱墙、圆形的闭合拱墙以及组合拱墙。相对于组合拱墙的局部拱墙，主要适用于深基坑的侧壁安全等级为三级的时候，在一些淤泥质或者淤泥的施工场地就不适合运用局部拱墙。在施工的过程中，深基坑的深度要小于12米，拱墙轴线中的矢跨比要大于八分之一。在深基坑支护施工的过程中，当出现地下水高于深基坑底面的状况时，可以采取截水或者降水的方法。四是水泥土墙，是由水泥土桩相互搭接形成的格网状、壁状等形式的重力式挡土结构物。它一般情况下依靠自身的重量与刚度保护深基坑的坑壁，在特殊状况下，可以增加支撑设施。它主要有高压旋喷式的桩墙与深层搅拌式的水泥土桩墙两种，以格构式的方式呈现。这种水泥土墙的适用范围包括:一是深基坑的侧壁安全等级是二级或者三级;二是深基坑深度要小于6米;三是在水泥土桩的施工范围内，地基土的承载力要小于150kPa;

四、.解决深基坑工程存在问题的对策

1、熟悉现场情况（ 地下线、沟槽、邻近建筑物的位置）。在熟悉设计图纸和相关设计资料的同时， 施工前和施工过程中都必须对施工现场进行认真的勘察， 掌握现场的第一手资料。例如对工程所在地区的自然条件、气象因素、现场环境和其他相关工程施工的进度进行调查， 了解材料和劳动力的供应以及现场各相关方配合的情况等， 为现场的安全管理和编制合理的、切合工程实际的施工组织设计和各类安全技术措施提供依据。此外， 还可在答疑时对设计图纸提出疑问。某一项深基坑工程， 在设计图纸中止水帷幕与支护距离太近， 无形中增加了边坡的主动土压力， 施工方质疑， 设计院经过认真考虑， 接受了施工方的质疑， 对图纸进行了变更， 有效阻止了隐患的发生。

2、编制有针对性的专项施工方案。施工组织设计是指导施工现场全部生产活动的重要技术文件， 必须要编制一个针对性、专业性很强的切合实际施工条件的施工组织设计， 来指导工程的全部施工活动。深基坑支护是一项安全防护要求很高的单项工程， 安全管理及安全防护在深基坑施工中是一个很重要的组成部分。因此， 有必要编制一个针对性强对现场安全施工能起到指导作用的专项施工方案来指导现场安全管理工作。

3、安全技术交底。安全技术交底是一项技术性很强的工作， 它直接反映着施工管理者的技术水平， 也是施工管理者对操作者灌输安全防护意识的直接关键所在， 是管理意图与现场操作衔接的资料文件。安全技术交底也是追究安全责任的重要文字证明。要不断加强施工管理队伍素质的提高， 加强责任心教育， 提高安全技术管理水平。总之， 安全技术交底要有总体全局的交底， 也要有分部、分项的全面、细致的交底， 要及时、细致、切合现场实际情况进行交底， 不可无的放矢， 应付差事， 酿出责任事故。每一位施工管理人员都要本着为国家、为社会、为人民生命财产负责的态度工作， 这样才可以减少隐患事故的发生。

4、 强化质量责任、加强过程控制。喷射砼的质量好坏和厚度取决于喷射操作手的操作方法和水平，而其关键又是喷嘴与受喷面的距离、喷嘴移动、水量的调节。施工时喷嘴与受喷面的最佳距离为0.8~1.0m；喷嘴移动须将其横过坡面且稳定而系统地做圆形或椭圆形移动；水量的调节使喷射砼表面产生光泽为止；回弹率的大小与原材料的配合比、施工方法、喷射部位及一次喷射层的厚度有关。

5 、加强对土方开挖施工工序的组织与管理。深基坑开挖施工中，精心安排开挖施工分层、分块的部位和时间,精心安排挡土支护的施工时间，以有效地控制基坑已开挖部分的无支护暴露时间和减少土体被扰动的时间与范围,以达到利用尚未被挖动的土体尚能在一定程度上控制其自动位移的潜力，而使其应力控制土体位移和基坑支护周围土体位移之间存在着一定的相关性。所以科学地安排土方开挖施工顺序和控制施工进度,充分利用这种相关性,将有助于控制支护结构的坑周土体的位移。

结语：

深基坑的建设是建筑工程施工的重中之重，一旦深基坑工程出现质量问题，对建筑工程整个施工过程中都会产生巨大的不利影响。因此，在建筑工程施工之前，要做好地质勘探与深基坑工程的施工工作。

参考文献：

[1]龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.

[2]中国建筑科学研究院.建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)[S], 1999.

[3]解秀秋.淺谈深基坑支护施工[J].中国城市经济，2011(12).