谈岩土工程深基坑支护的设计与施工及其优化过程管理

付育超

中南冶勘资源环境工程有限公司 湖北 武汉 430000

1 岩土工程中深基坑支护设计特点

在岩土工程施工环节中要充分结合地区地质条件的实际情况,因为受到多种因素的影响,这在一定程度上增加了深基坑设计的难度。从深基坑支护工程角度分析,由于在实际施工的过程中空间有限,如果操作不当出现安全事故。为此,在深基坑支护施工过程中要了解施工工序,结合施工现场的实际情况设计施工图纸。深基坑支护工程涉及的内容较多,要求相关设计人员要具备较强的专业知识,并积极引进先进的技术以及设计理念,做好设计前期的准备工作,实时获取现场施工数据,以此为依据对深基坑支护进行设计。

2 岩土工程深基坑支护的设计存在的问题

2.1 支护结构侧向土压力计算方面的问题

对于土压力来说,主要是土和挡土之间发生相互作用而产生的力,这种作用力被叫作土压力。对土压力进行计算时,一般会将土压力划分为三种状态,一是主动状态,二是被动状态,三是静止状态,见图1。然而,土压力状态不仅局限于此,还与支护结构形变、土质等存在密切地联系。随着基坑开挖的不断推进,土压力会处于两种状态之间,且发生相应的改变。

图1 土压力三种状态图

2.2 支护结构空间效应

根据大量的经验可知,之所以会出现深基坑失稳现象主要和空间位移存在密切联系,设计人员进行深基坑设计时未能考虑到这种空间效应,将其看作是水平支撑力,进而会影响深基坑的后续施工质量,无法实现预期开挖目标。对深基坑平面进行设计时,设计人员要对位移、坡度、强度等进行合理调整,做好基坑支护,进而减少空间位移产生的负面影响。

2.3 支护结构设计的计算结果与实际受力情况不符

对深基坑进行设计的过程中,不少设计人员比较理论化,未能够提升设计深度,在实际开挖中会使得受力情况无法满足受力平衡需求。在理论上来分析十分安全,不过,在具体操作时会遇到各种各样的阻碍,有的安全系数看似较高,然而,在实际应用时却不够实用。之所以出现这样的问题,主要是因为设计人员未能全面考虑受力的动态平衡,进而无法满足深基坑支护的实际需求。

3 岩土工程深基坑支护存在的施工问题

3.1 施工过程与施工设计不符

对于岩土工程而言,深基坑的设计部分和施工部分是相对独立的,主要由两个不同的企业负责不同的内容,就设计人员而言,在设计过程中相对偏向于理论知识,但是,施工人员往往更注重实际,他们需要解决的问题比较多样化。由于基坑支护作业受到了诸多因素的影响,若设计人员和施工人员之间未能够进行充分沟通,往往会导致设计与施工存在诸多脱节现象。在具体施工的过程中,有的施工单位为了节省施工成本,又或者为了追赶工期,进而会出现违规操作,一旦偷工减料将会降低施工质量,无法达到预期的设计标准,从而导致岩土工程不达标,不仅浪费了资源,也会造成重大的经济损失。

3.2 施工人员掌握的技术及工艺不够先进

在深基坑支护的过程中,施工技术具有重要的影响,与施工人员自身的技术水平息息相关,由于大部分施工人员的文化水平较低,综合素质相对较差,进而面对接受新技术、新工艺无法领过应用,在具体施工的过程中会影响施工效率。由于先进的施工技术未能够发挥应有的效应,进而无法做好基坑支护作业。不仅如此,在施工之前,有的施工单位没能够对施工人员进行技术培训,也未能注重技术人员的职业素质,这样就会影响支护作业的开展效率。除此之外,施工单位对设计图纸未能深入研究,施工人员以及管理人员对图纸的掌握也比较浅层次,这样就会大大影响深基坑支护的施工质量,无法提高该项作业的整体水平,对整个岩土工程质量带来了不良影响。

3.3 施工材料的质量不过关

对深基坑支护作业进行开展的过程中,往往会应用较多的人力、物力等,尤其要应用一些机械设备,有的施工单位由于自身经济因素的制约,往往会应用比较落后的设备,又或者所使用的施工材料质量较差,以此节约施工成本,虽然,这样可以能够为施工单位节省较多的成本,在短时间之内不会出现质量问题,但是,随着时间的推移,经过岩土工程的不断应用,潜在的质量缺陷会逐渐凸显,质量问题也会越来越多,严重影响了工程的经济效益,甚至会出现安全事故,进而对施工单位的企业形象以及未来发展带来了不良影响,很难树立施工单位的公信力。

4 深基坑支护设计与施工的优化过程管理策略

4.1 提高勘探资料的准确性,做好设计前的准备工作

在设计深基坑支护结构时,要综合分析土体力学指标,这就要求工作人员要保证土体力学指标的准确性,具体措施则是保证取样过程的规范化,使得支护结构设计工作可以获得真实精准的数据支撑。在进行深基坑开挖作业时,一旦地质情况出现异常,要终止作业,同时补充勘察工作,以便需要变更设计时能够有充足的数据支持。设计人员在正式开始岩土工程中的深基坑支护设计工作之前,需要加强准备工作。设计人员需要进行资料的收集,具体包括场地现状地形图、地质勘察报告、建筑总平面图、地下室平面（剖面）图、建筑基础及基础底板结构图,周边若有建（构）筑物或地下管线的还要收集场地周边建（构）筑物的地基基础图（包括基础形式、埋深、平面布置等）以及地下管线的布置图等,在完成以上资料的收集后,设计人员需要对其进行分析和理解。首先设计人员要了解基坑开挖深度,其次要仔细研读地质勘查报告,以便初步了解场地的地质分布情况。在此环节中,设计人员要了解基岩深度、土层的软硬程度以及土层中是否存在砂层,如果存在砂层、土层较软弱等情况,这时就要综合分析岩土的力学性质。与此同时,设计人员还要分析管线资料,掌握管线分布情况,尤其对于1.5～2.0倍的深坑。

4.2 科学选择深基坑支护设计模式及方案

为了提高深基坑支护设计效果,相关设计人员要科学制定支护方案,选择合理的支护方法,提高岩土施工效率。这就要求设计人员不断学习新型的设计理念,避免“拿来主义”,在借鉴其他类似支护方案时,要结合实际施工现状和岩土勘察数据,逐步完善和调整设计方案。除此之外还要明确工程要求,对于岩土施工的意义和整体设计而言,支护设计是否合理有很大影响,相关设计人员要综合分析实际施工情况,了解实际施工要求,在设计深基坑支护方案时,要保证岩土施工的安全性和稳定性,使得方案设计更加完善。除此之外,设计人员在制定方案的过程中还要考虑岩土施工存在的不稳定因素。为了提高基坑支护设计的可行性,设计人员要进行相关的试验,使得设计方案能够保证岩土施工的可靠性与稳定性。

4.3 实现施工工序以及技术标准的统一

深基坑支护设计,要结合工程项目工序的实际情况,注重与技术标准参数有效结合,从而实现二者的合理配置。在对深基坑开挖施工工序进行设计的过程中要坚持科学性的基本原则,合理分化深基坑开挖施工阶段,为了保证支护设计的准确性,需要分两次进行,尤其是在深基坑支护方式的选择上要结合施工现场的实际情况,综合对支护方式进行考虑,以此保证施工的顺利进行。对深基坑开挖施工进行监测,并对施工顺序进行确认,要从四周开始,逐步向中间推进。同时,由于深基坑开挖工作环境相对复杂,为保证开挖的效果,要将机械外挖掘以及人工挖掘有效的结合在一起。在开挖参数计算的环节中,要充分结合土层结构的具体情况,了解土层的性质,保证深基坑开挖力度的适度性。要做好开挖前期的准备工作,要将地下水防渗保护措施应用其中,借助该方式来对桩体进行保护,防止受到外界因素的干扰,以此从整体上提升深基坑支护效果。

结语

总而言之,深基坑工程施工技术在现代建筑工程领域中需要得到更多的重视。由于深基坑工程中所包含的学科和施工工序十分复杂,为了更好地保证岩土工程深基坑支护施工又好又快的发展,需要注意引进先进的施工设计方法,重点把握分析施工过程中实际需求,并提高深基坑支护施工综合设计水平,促使深基坑的支护设计能够满足岩土工程施工发展的需求。