岩土工程勘察深基坑支撑设计方案分析

2018-03-25孙风春

城市建设理论研究（电子版） 2018年31期

孙风春

1.中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队山东济南 250100 2.山东建材勘察测绘研究院有限公司山东济南 250100

正文：

随着我国城市化进程的加快，高楼大厦不断拔地而起，这使得深基坑技术有了广泛的运用，在这众多的实践中，深基坑技术也取得了一次又一次进步。在不同的地区，随着深基坑技术的实践，也产生了不同的深基坑设计经验，这就更加促进了深基坑技术多元化发展。随着实践的进一步推进，当下较为流行的深基坑支撑构造的设计及其原则和运算方法都不能与实际需求能够较好的吻合，这就容易引发生产事故，造成深基坑塌陷等事情发生，给施工人员或者是人类的生命和财产安全带来威胁和损失。因此，开展与深基坑支撑相关的安全研究就显得尤为必要，这对于工程设计工作者来说需要特别注意。

1 深基坑支撑的重要性

在深基坑施工过程中，尤其是岩土工程，为了进一步确保施工的安全性，需要及时对可能出现的塌方情况进行预判，还必须要对开挖的深基坑采取必要的支撑措施。对于建筑深基坑来说，其支撑设计必须要充分考虑工程地质及其水文条件。还需要全面评测深基坑类型、深基坑挖掘深度，包括可能存在的降水和排水条件是否合适，还需要充分考虑深基坑周边环境对深基坑可能造成的侧壁位移可能。针对这一情况，就需要考虑深基坑周边载荷、施工季节、支撑结构等内容，最终做到设计合理、科学施工以及确保安全。

2 深基坑支撑的设计需求

深基坑就其本质来看，其是一个结构系统，这一系统为了实用，就必须能满足稳定以及变形的要求，需要有一定的承载能力，并且设定一定的使用极限。对于深基坑的承载能力来说，就是深基坑在使用过程中其支撑结构在遭受到外部环境破坏的情况下，或者大范围出现稳定性缺失的状态下，深基坑的承载能力最大值。对于深基坑的设计来说，深基坑承载能力极限必须要考虑周边环境对深基坑的影响，即深基坑的承载能力极限必须要大于深基坑周边环境对深基坑的影响，以便于使得深基坑能处于稳定的状态。因此，深基坑支撑设计对于深基坑承载能力来说，是要保证深基坑能处于稳定状态，确保安全，不至于深基坑失去稳定性，造成安全隐患。同时，在保证深基坑安全的情况下还要确保深基坑的位移量，不能影响自身或周边建筑。对于设计理论来说，深基坑的设计计算理论，不但要计算深基坑支撑结构的稳定数据，还需要针对深基坑的变形进行计算和控制。

一般情况下，深基坑的支撑结构位移控制都是以水平位移为主的，这主要是因为水平位移容易测量。还需要进行深基坑安全等级划分：

（1）深基坑附近的建筑物需要一定的保护，需要控制较小的变形，这是一级深基坑的要求。

（2）如果需要建造的深基坑周围没有需要重点考虑的建筑，即周边空旷。那么位移量就可以适当大一点，只需要保证深基坑的稳定就可以。这就是二级深基坑的要求。

（3）对于一级深基坑的水平位移要求来说，位移量需要控制在30mm以内，如果深基坑的深度比较深，那么水平位移就需要控制在0.3%H以内，H是深基坑的深度。

（4）一般来说，深基坑的最大水平位移不能大于50mm，需要控制在30mm以内，这是因为为了避免地面有裂缝。

综上所述，一般情况下深基坑的最大水平位移需要在50mm以内，否则地面就会产生裂缝和下沉。面对这种情况，一般来说需要安装刚性的支撑结构，例如挡土桩等。采取这些措施会使得位移控制在30mm以内。

3 深基坑的设计想法

在面对深基坑设计的时候，不仅需要考虑需要建筑的工程的自然地形，还需要考虑当地的地质条件，然后结合当地的经验以及技术条件来。所以，对于设计方案来说还需要对可行性方案的筛选和优化，对支撑结构方案进行选择，有以下几个步骤：

（1）首先需要对将要进行深基坑支撑的工程项目进行考察，如果深基坑的深度过大的话，该结构就需要利用深基坑地面以下的土体提供的土压来维持支撑体系的平衡。

（2）如果是悬臂式的深基坑支撑结构不合理，我们还可以充分考察其它可行性方案，例如使用钢板桩支撑技术等，最后还需要进行具体问题具体分析。

（3）在设计深基坑支撑方案的时候，还需要考虑深基坑以下的地下水及其影响。探明地下水环境是正确建设深基坑的关键。同时还需要充分考虑井点降水的影响，井点降水对环境的影响是负面的，为了解决这一问题就可以采取井点回灌技术，尽最大可能将井点降水的影响降到最小。

4 深基坑设计中的问题

4.1 深基坑支撑结构侧向土压力的计算

深基坑土压力的分布以及计算，我们常采用的是较为古典的朗肯土压力理论。根据目前的深基坑研究结果，一般在进行深基坑支撑结构计算时，是用朗肯土压力理论，但是需要使用折减系数。折减系数需要根据实际的土质来进行选择。例如被动区的土是淤泥质黏土的时候，折减系数应该使用0.5至0.6之间。

4.2 悬臂式板桩墙支撑结构计算

对于悬臂式板桩墙支撑结构的计算来说，使用较多的是H.Blum理论。该理论假定深基坑技术的出现是被动土压力近似地发生在弯点下面，并且在这部分阻力的中心处。由于在深基坑中土的阻力是随着板桩的方向逐步增加的，所以可以使用H.Blum曲线进行计算，这可以简化计算难度。

4.3 深基坑土水压力的计算

对于传统来说，深基坑侧上压力的计算理论主要是朗肯理论以及库仑理论。对于这两种理论来说，无论是在基本的假设上，还是在计算的原理上面都或多或少存在着缺陷。这种缺陷主要表现为：对于实际深基坑工程来说，围护墙通常不满足古典的土压力理论的假设条件。其次对于古典的土压力理论来说，没有强围护墙的变形充分考虑进去。