岩土工程深基坑支护的设计及施工问题

2022-06-15郑俊杰

西部探矿工程 2022年5期

郑俊杰

（广东省工程勘察院，广东广州 510510）

在岩土工程建设中，深基坑支护是一个重要环节，这一环节可以为高层建筑工程的整体质量与安全提供保证，在其设计过程中，必须深入勘查现场的地质环境，以了解现场以及周围的环境情况，在此基础上根据实际情况开展相关设计工作，通过反复性的验证、调整之后，才能收获一个稳定的、安全性的深基坑支护设计。与此同时，深基坑支护施工工作也尤为重要，是确保工程项目施工质量的关键。所以，在具体工程建设过程中，必须以严谨的、科学的态度对待深基坑支护设计与施工的相关问题。

1 深基坑支护设计及施工的重要性

就岩土工程而言，其基坑支护技能、施工极易受到当地地质情况、支护架构使用时间以及挖掘厚度等因素的影响，因此相关人员必须根据实际施工情况，考虑需要的支架架构，对深基坑支护实施科学严谨的设计，严格控制好每个环节，这样才能为工程质量提供保证。当前，建筑物之间的距离逐渐缩小，不仅为施工增加了难度，同时还增加了对四周环境的影响，如果依然按照以往的施工技术，是无法满足当前的施工要求的，也很难满足深基坑挖掘、深基坑支护需要达到的高度，可能会伴随着一系列问题的发生，比如局部安全事故的形成，对广大人民的生命财产安全造成了严重威胁。所以，应该对深基坑支护技术进行进一步完善。

2 深基坑支护设计及施工中的常见问题

2.1 支护结构问题

土压力与结构变形、土体自身性质都存在着紧密的关联，土压力是土和挡土二者相互作用下造成的结果，以往计算过程中只会对被动、静止以及主动这几种状态进行考虑，由于支撑、锚杆等因素都会影响支护结构，导致直接结构变形，当结构发生变形后，即呈现出主动土压力的状态，此种状态的出现也可能存在于主动土压力、静止土压力二者之间，并且伴随着基坑开挖施工的进行而不断产生。采用朗肯土压力、库伦土压力的理论都无法考虑到结构变形造成的影响，如图1所示，无法考虑到土压力在空间上的分布效应，无法考虑到土体流变、固结以及开挖等扰动因素造成的影响。因此，需要从时间效应、空间效应的角度开展深入的探究。

图1 某岩土工程的深基坑支护施工现场

2.2 基坑土体取样问题

在深基坑支护结构设计工作开展以前，为了得到合理化的土体物理力学指标，设计人员往往需要到岩土工程项目中，针对地基土层进行取样及分析，这样可以为后续支护结构设计提供重要参考。在开始开挖时，必须以国家规范为标准实施钻探取样，在勘探过程中为了减少工作量，降低成本，需尽量减少钻孔的数量，并且取得的土样必须具备随机性特征。加上地质构造是比较复杂的，因此极有可能会出现所取土样满足不了标准要求的情况，导致支护结构设计严重偏离实际情况。

2.3 边坡修理问题

在深基坑支护工作中经常会出现挖掘不够、过多挖掘的情况，之所以会出现此类情况，从根源上来看主要是由于专业技术人员或使用的机械设备缺乏严格管理，在施工现场对作业环节缺少深入的、精细化的监督。并且，一些企业为了加快施工进度，在一些以体力为主的项目中会招用一些临时工，这些临时工多为缺乏施工经验的农民，这些工人由于缺少基本的施工经验，在工作中存在比较大的随意性，很难依照设计要求实施施工，这也是造成设计、施工“两张皮”的重要原因。

2.4 设计与施工差异较大

深基坑支护工作中最为重要的一项工作就是设计，设计工作直接影响着后续项目施工是否可以正常实行。从施工的角度来说，岩土工程面临着极为复杂的地质情况，这也会为后续施工带来不利影响，甚至导致一些突发情况的出现，使设计、施工二者面临着较大差异，同时还可能会对工程建设最后的质量、成效造成不利影响，使其与预期目标产生较大差异。之所以会出现此类问题，根源在于在地质条件的差异下，某施工环节操作落实不到位，或者人员缺乏专业能力和水平，等等。

2.5 土层开挖与边坡支护不符合

由于土方开挖的技术含量比较低，因此组织管理也相对容易一些。但挡土支护具有较高的技术含量，其施工组织、管理相比土方开挖都更为复杂。因此，一般而言大型工程都会交由专业队伍完成施工操作，大部分都安排两个平行合同。如此一来，施工过程中便伴随着较大的协调与管理难度。在这种背景下，为了抢进度，难免会出现施工组织混乱的情况，尤其是在雨季施工，甚至不会顾及到挡土支护需要的工作面，为支护施工留出的操作面很难操作，实际上要想完成支护工作也比较困难。而对地下施工项目而言，由于其资质限制的不严格，普遍存在着转包的情况，一些不具备技术条件的单位，为了追求经济效益，随意对工程设计进行改动，极大地降低了安全度，为险情发生埋下了种子。

3 岩土工程深基坑支护的设计及施工的方法路径

3.1 转变传统设计理念

到目前为止，我国已在深基坑支护方面积累了大量实际经验，为深基坑支护结构设计理论和方法上的完善奠定了良好基础。但是，从其实际结构设计与施工上来看，现阶段我国依然处于摸索、探讨的阶段，并且目前我国尚未形成完善的、统一化的结构设计标准与规范。土压力分布依然在采用朗肯理论、库伦理论确定，支护桩依然需要利用“等值梁”计算。以上计算理论已非常陈旧，采用这些方法计算出的结果是与结构受力情况存在很大悬殊的，不仅不安全，也不经济。所以，在深基坑支护结构设计过程中，坚决不能再采用以前的结构荷载法，应该积极改变传统设计理念，在施工监测为主导建立信息反馈动态设计体系。

3.2 做好土体取样工作

从实际研究中可以看出，在编制、实施深基坑勘察方案的过程中，做好土体取样工作非常重要。由于深基坑支护结构非常复杂，必须做好土体取样工作，这样不仅可以进一步提升不同岩土层指标的准确性，同时还能有效提升设计质量。在深基坑支护施工操作中，为了提升人员工作质量，必须做好两方面工作，一方面是要做好土体取样工作，另一方面则应该提升人员的专业技能。在工程建设过程中，管理人员应定期组织施工人员参加专业培训，这样他们就可以加深对深基坑支护重要性的了解。同时培训的过程中还要依据施工人员情况，为其制定相应的奖励制度，这样可以帮助他们提升专业技能，有效确保深基坑支护的质量。

3.3 处理好开挖空间效应问题

在深基坑支护工作中，为了处理好空间效应的有关问题，施工人员应该与设计人员充分的沟通，不仅要确保其施工质量，同时还要有效缩短施工周期，以减少对施工成本的投入。对空间效应问题进行妥善处理后，施工人员即可加强对施工进度的掌握。同时，施工人员的素养与能力对于岩土工程来说也非常重要，由于工程施工面临着极为复杂的情况，如果施工人员的素质和能力无法保证，那么势必会降低支护的质量，还会对支护效果造成不利影响。所以，在岩土工程建设过程中，设计人员、施工人员必须与工程的运行状态相结合，制定出合理化的设计方案来，以有效减少支护结构变形情况的发生。

3.4 选用适合的深基坑支护技术

在岩土工程建设中，合理选择深基坑支护技术，可以使项目设计、施工更加便捷。这还需要根据岩土项目的实际情况，在深基坑支护技术方面加大探索和分析力度，不同的支护技术其适用范围也有所不同，因此在选择支护技术时，必须综合考量工程项目的实际情况。同时，还要对深基坑支护施工中的不同支护形式加以关注，比如悬臂支护、重力式挡土墙支护、混合支护等，与以上支护类型对应的岩土项目也有所不同，所以必须按照具体情况给予严格的选择。

3.5 全程控制基坑支护施工质量

过程控制是深基坑施工的重中之重，一旦过程控制出现了问题，要想事后补救是极为困难的，所以必须在过程控制上下功夫，实施严格的控制性管理。在开始施工之前，应该对地质资料、设计图、周围情况等加深了解，在施工过程中不能随意更改锚杆的长度、数量以及位置，如果发生了设计方案变更，应重新通过专家评审。基坑支护、挖土单位之间要紧密配合，在施工过程中坚持分层分段支护、分层分段开挖的原则。土方开挖顺序应该与所采用的开挖方法保持一致，减少对土体扰动的范围，保持对称、均衡开挖，利用好开挖过程中土体自身在控制位移方面的能力。开挖操作完成后，要提醒建设单位尽快组织进行相关工作，如勘察、设计、监理、施工等，及早进行地下工程施工，避免基坑长时间裸露。