岩土工程勘察对基坑支护施工的影响分析

2020-11-27邱守翠

建材发展导向 2020年11期

邱守翠

（中化地质矿山总局福建地质勘查院，福建福州 350013）

1 岩土勘察内容

第一，周边环境调查。基坑工程受外界周边环境因素影响较大。为了进一步提升工程基坑设计、施工质量，减少基坑失稳事故的发生，在工程勘察施工前，勘察人员要对工程所在区域的环境进行详细调查研究，收集周边建（构）筑物基础类型、埋深和市政道路、管线埋设情况，制定出合理的勘察工作方案。第二，场地岩土工程勘察。岩土工程勘察应详细查明场地岩土工程条件、水文地质条件，勘察人员通过选用适宜的勘察方法和手段，获得岩土层特征及其岩土设计参数等较准确的勘察成果资料，为基坑支护设计人员提供可靠的设计依据，保证了基坑支护设计方案经济性和合理性。

2 基坑工程支护结构设计基本原则

2.1 安全可靠性

基坑工程的设计、施工作为建筑工程的一部分，必须在有安全保证的前提下进行设计和施工。设计需要依据现行有效的规范、规程和标准进行，并有准确可靠的勘察报告作为设计的依据，设计时应根据场地岩土工程条件，采用合理的计算模型进行支护设计，并需要通过专家评审，有时还需要进行施工图的审查。基坑工程施工时，应对周边环境对施工安全可能产生的影响进行预判，编制安全防控预案。合理组织安排施工工序，做好基坑支护工程施工的安全保障工作。

2.2 经济合理原则

首先，应优化基坑支护设计，做到经济性和安全性兼顾，满足投资人的需求；其次，在工程施工过程中要对设计成本和施工成本进行控制，对施工人员和施工材料设备等多个方面进行施工管理，避免资源浪费；再次，制定较完善的施工质量管理控制制度，并有效落实。

2.3 施工便利原则

工程施工建设项目作为一个系统工程，设计时要考虑施工运输问题，以施工便利为前提，对施工现场的运输道路进行设计，避免长途运输造成人力资源浪费。为最大程度提高施工效率，缩短工期，采购工程施工材料首先选用当地产物。

2.4 保证工期原则

为避免出现施工工期延误现象发生，在施工组织设计方案时，要充分考虑施工场地实际情况和天气等因素的影响，并应有相应保证工期的措施。

3 基坑支护工程设计中常见的问题

3.1 基坑工程的勘察工作不规范

在基坑支护方案设计时，需要可靠的勘察成果资料作为设计依据，对支护结构的选型和支护工程的投资效益有重要影响。设计人员进行支护结构设计时，应进行实地踏勘调查和资料收集工作。设计人员如果没有对施工现场情况进行深入了解，只凭经验和参照资料进行支护工程设计，没有考虑到施工场地条件和用地范围的限制，可能造成设计方案不合理或无法达到规范要求。

3.2 土体的物理力学参数选用不当

基坑支护结构作为基坑开挖后分担侧向土体压力的辅助结构，受地质条件影响很大，土压力大小取值直接影响支护结构稳定性，对土压力准确计算还存在一定难度。计算支护结构和承受的土体压力需要考虑土体物理力学参数，主要为土体抗剪强度指标，而抗剪强度指标的取值受岩土体受力条件、固结排水条件影响显著，因此准确计算土体侧压力和合理设计支护结构形式较为困难。如果提供的岩土设计参数不准确，会给基坑工程的稳定性留下隐患。

3.3 支护结构设计计算与实际受力不符

基坑支护结构设计时，应考虑不同工况条件下基坑稳定性的验算。基坑支护结构设计计算应根据基坑类型、岩土工程条件，采用合理的破坏模式和可靠的设计计算软件建模，进行必要的复核工作。由于基坑工程施工是一个动态过程，侧向土体对支护结构的反力也在不断地调整和变化，由此产生的变形也会随着基坑开挖的进行逐渐发展，设计时应根据基坑开挖过程中受力不断变化的特点，以及土体因人为的扰动导致其强度降低造成支护结构变形过大，导致基坑失稳破坏。

3.4 土层开挖与边坡支护不配套

在进行基坑工程的土层开挖和边坡支护施工中，选用的施工班组往往不同，会导致工程管理工作无法很好地衔接。施工单位为赶工期，在开挖基坑过程中，施工现场管理混乱，没有按合理的施工流程进行，施工质量无法得到保证，会给工程安全留下隐患。

4 基坑工程支护设计要点研究

4.1 运用先进的基坑支护设计理念，合理选择基坑支护设计参数

建设行业的迅猛发展，一些新技术与新的设计理念不断涌现，特别是最近几年，建筑工程深基坑支护技术不断改进，一些先进的基坑支护设计理念应运而生。基坑支护设计者要收集大量信息，并结合基坑支护结构特点，进行基坑支护受力分析，科学选择基坑支护设计参数，有效提高建筑基坑支护结构的稳定性。通过运用先进的基坑设计理念，并构建相应的反馈系统，可以保证建筑深基坑支护设计方案更加完善。由于岩土工程条件较复杂，在一定程度上会增加基坑支护设计难度，因此，基坑支护设计人员还要根据工程场地的环境特点及当地经验，合理选择基坑支护设计理念，调整原有的设计思路，从而保证基坑支护设计方案得到有效实施。

为了保证基坑支护设计工作的有序开展，做好岩土勘察工作特别重要，以便为基坑支护设计提供准确可靠的地质依据。设计人员结合工程场地的岩土工程条件，确定基坑开挖边线，并合理选择岩土层设计计算参数，确定不同剖面土层参数，然后对基坑垂直支护体系进行建模，如果基坑有内支撑，设计人员可以采用启明星软件进行设计，通过在不同的剖面中准确输入各个土层参数，确定基坑深度，计算出基坑周围荷载，从而确定最终的基坑垂直支护模式。

4.2 妥善解决基坑开挖空间效应问题，提高基坑支护的稳定性

为了保证基坑支护空间效应问题得到有效解决，施工单位与基坑支护设计人员应进行有效沟通，在保证基坑支护施工质量的基础上，有效缩短基坑支护施工周期，降低基坑支护施工成本。基坑支护设计人员要结合施工场地的具体情况，加强基坑变形监测，进行信息化施工反馈，合理预测基坑变形程度和范围。根据施工揭露的工程地质条件，对原有设计方案进行复核和改进。基坑设计人员应深入到施工现场，及时收集基坑工程施工情况和监测数据信息，完善和优化基坑支护设计方案。

4.3 科学调整基坑支护设计方案，减少边坡堆载现象的出现

一般来说，基坑支护设计方法主要分为三种，分别是常规的设计方法、弹性地基梁设计方法与有限元设计方法等。其中，常规设计方法主要运用极限平衡理论进行设计，对岩土工程成果质量要求比较高。基坑支护设计人员要根据实际情况，科学选择设计方法。计算机技术的飞速发展，有限元法应用越来越广泛，特别是在深基坑支护设计中，取得较好的应用效果，可以有效减少基坑失稳现象的出现。有限元法利用原有的计算数据，合理确定基坑支护结构体系的强度，包括土体深层位移与侧向位移等，并结合不同类型的开挖工况，进行模拟施工，准确预测基坑开挖过程中所发生的变化。设计人员要科学选择计算模型，结合土体应力，确定最终的计算参数，从而保证基坑支护设计方案合理性。基坑支护方式主要分为两种，分别是支挡方式与放坡方式，支挡方式分为悬臂式与重力式，而放坡方式主要包括自然放坡与土钉墙。通常来讲，设计人员要结合基坑支护结构变形要求，在满足安全施工要求的基础上，选择经济性较好的支护方式，针对支挡方式与放坡方式来讲，放坡开挖方式的经济性更好。设计人员要根据工程所在地区的地质条件，包括周围建筑物特点，合理选择基坑支护方式。

5 岩土工程勘察带来的影响

5.1 基坑岩土层

岩土工程勘察成果为基坑支护设计提供依据，也为基坑支护形式的选择提供方案。场地岩土层的分布、厚度及其力学性能差异较大，地基均匀性一般较差。为获得准确可靠的工程地质资料，需要采取适宜的勘探方法和手段，如采取可靠的原状土样进行室内物理力学试验，现场进行标准贯入试验、重型动力触探试验、静力触探试验及十字板剪切试验、抽水试验等，通过综合分析评价，提供基坑岩土层分布特征及其岩土设计计算参数，为基坑支护设计提供依据。设计时应对勘察报告中提供的岩土体设计参数进行必要的复核，应根据基坑开挖支护的实际工况合理选用岩土设计参数。

5.2 基坑边坡稳定性

岩土工程勘察成果报告，应对基坑的稳定性进行验算和评价。应结合场地工程地质条件、水文地质条件、基坑开挖深度、基坑支护结构安全等级，以及拟采用的支护方案进行分析计算，特别对于土质软弱，工程地质性能差的地段应重点评价所采用的支护结构是否安全可靠。必要时应提醒设计人员在基坑支护设计时应注意点问题。

5.3 水文地质条件

地下水是基坑施工的一个重要影响因素，实践经验表明，基坑坍塌事故的发生与地下水的不能有效控制有很大关系。因此，岩土工程勘察时应详细查明场地水文地质条件，包括含水层类型、透水性、富水性，地下水水位埋深等，及其水位变化幅度，通过必要的水文地质试验，获得可靠的水文地质参数。对基坑下部存在承压含水层时，应测量承压水头高度，评价发生突涌的可能性。基坑施工中若发现地下水情况与实际不符时，应分析原因，必要时进行补充勘察工作。

6 基坑支护设计的几点建议

6.1 优化支护方案

1）提升基坑支护设计人员的专业性，在设计阶段总结后期施工可能出现的问题，提出相应的解决方案。因为基坑支护方案的选择与应用，直接关系到基坑工程甚至是整个建筑工程的成败，所以只有综合素质高的设计人员才能够保证支护方案的科学合理性；2）针对施工材料、设备进行严格检查，控制材料采购、运输等流程，从细节方面加强基坑支护质量；3）充分发挥现场施工设备的优势。基坑支护施工期间要引入先进施工设备，并且合理控制设备质量与精准度，定期组织设备检查与保养，以免设备存在质量问题影响到性能，加强设备运行的稳定性。

6.2 提高岩土工程勘察质量和水平

岩土工程勘察是一项实践性很强的工作，应严格按现行的国家、行业及地方规范、标准等要求进行勘察施工，采用多种勘察技术手段，进行相互对比印证，选择责任心强、质量管控好的勘察队伍进行工程勘察工作。在勘察过程中严把质量关，对场地地层的划分应准确可靠，取样应按规范规定的方法和器具采取，并采取可靠的措施保证土样不受扰动或少扰动。原位测试工作应符合规范要求，采集的数据应有较好的代表性。通过加强对勘察质量的管控，能够获得较准确可靠的第一手资料，为编制质量优良的勘察报告提供保证。同时，勘察过程中，勘察人员应及时与基坑支护设计人员进行有效沟通，详细了解可能采用的基坑支护设计方案，明确勘察工作的重点，需要提供的岩土设计参数等。

6.3 强化基坑支护工程施工过程中的质量控制

施工质量控制作为工程施工中重点环节，在施工中一旦发现问题，需要及时处理。对岩土工程基坑支护施工中存在的质量问题，要从源头上进行控制处理，强化施工过程质量控制，确保施工质量。现场施工技术人员需要对施工区域设计资料进行认真阅读理解，特别对场地地质条件进行分析预判，对施工区域周边环境条件可能对工程的影响程度进行分析，应严格按设计文件要求进行施工，对现场发现与设计资料或地质勘察报告不符合时应及时通知设计及勘察人员到场确认，设计人员将根据实际情况进行设计调整。

6.4 加强基坑变形监测工作

基坑施工采用信息化动态施工。在基坑开挖过程中应进行监测工作，随时掌握基坑变形状况，及时调整开挖施工进度。监测数据异常及报警时，应及时通知施工单位，以便及时处理。对设计中存在的偏差，施工中能及时检查及改正。动态监测可以控制施工进度和工程质量。施工现场变形监测数据必须由具有监测资质的单位完成，确保数据准确及时和可靠。为确保观测数据质量，监测人员需要详细了解对基坑支护设计方案对监测工作的要求，以便更好地指导施工。