深基坑工程设计与施工中的常见问题及解决措施

李 凯

（平凉市建筑勘察设计院有限责任公司，甘肃 平凉 744000）

0 引言

深基坑施工工艺技术对提升建筑结构的安全稳定性有着重要意义，但由于深基坑工程施工工序繁琐，作业周期较长，需要在设计环节加强对施工问题的预测，完善深基坑结构设计，做好基坑防排水工作，从而保证基坑稳定性与安全性，以及邻近建（构）筑物的安全及正常使用。本文对深基坑工程设计施工中的常见问题进行分析，并介绍切实可行的解决措施，仅供参考。

1 深基坑施工特点分析

深基坑不仅深度较深，还施工复杂，易发事故。

1.1 深基坑深度较深

为满足城市发展需求，越来越多的超高层建筑出现，城市地下空间不断拓展。交通路网的完善使大量高墩大跨度桥梁兴建，深基坑建设工程应运而生，且基坑的深度已超过40m。随着工程规模的扩大，未来基坑深度还会持续加深。

1.2 深基坑施工复杂

深基坑设计与施工容易受到施工环境、地质条件、水文条件、气候等因素的干扰，如果地质环境较为复杂，或者土体不够稳定，深基坑的稳定性也会下降，甚至给项目施工带来安全隐患。同时，施工时面临管道铺设问题，这些问题都要从设计角度出发，通过合理的规划设计规避施工中的各项问题。

1.3 深基坑事故易发

深基坑设计与施工如果未达到预期效果，在外界环境因素的叠加作用下，基坑强度会下降，给工程施工带来安全隐患，甚至引发施工安全事故[1]。

2 深基坑工程设计与施工中的常见问题

2.1 深基坑工程设计问题

2.1.1 深基坑空间的问题

从基坑角度来看，如果基坑稳定性不足，后期基坑将有可能发生位移，这与基坑设计的参数不合理有关，或地质勘察的局限性导致实际地质情况不明确，使工程设计时对空间的考虑不足，导致深基坑设计无法达到基坑的实际受力需求。

2.1.2 与实际受力不相符

部分设计人员没有实际分析施工环境与土质条件，更多地考虑了静态受力情况，却忽略了动态影响因素，导致基坑设计和实际受力存在明显的不相符，深基坑设计与实际施工出现脱节的情况，土方开挖后受到土质的影响产生安全问题。

2.1.3 侧向土压力问题

深基坑施工中，挡土结构和土层间形成土压力，但土压力会受到地下水变化、土质条件的影响，如果没有做好侧向土压力的分析，后续深基坑设计将会出现严重问题[2]。

2.2 深基坑施工中的主要问题

2.2.1 降水施工问题

深基坑的降水施工中常会出现排水不到位或者降水不及时的问题，导致土层渗水软化，或者地基出现不均匀沉降。因此，合理的降水施工对基坑基础结构的稳定性与地基安全性有着重要意义。

2.2.2 深基坑壁面支护与开挖问题

基坑壁面施工、基坑开挖施工是整个工程的核心工序，合理的基坑支护与土方开挖作业对工程进度控制与基坑结构安全提供保障。深基坑壁面支护和开挖施工中的常见问题，如施工规划设计不够合理，不切合实际，导致开挖作业中壁面支护结构变形或者内塌陷，对工程施工质量造成严重影响。

3 深基坑设计与施工问题的解决措施

3.1 完善深基坑工程设计，规避后续施工问题

3.1.1 做好基坑设计前准备工作

深基坑设计之前应科学勘察现场，了解地层结构特性，绘制地质分层表，以便明确岩土情况。如果在城市内进行深基坑施工，地下管线比较密集，基坑施工难度增加，在设计阶段有必要加深对管线分布情况的了解，合理调整设计方案。

3.1.2 基坑支护结构的设计选择

（1）放坡开挖式支护结构，可用于场地开阔环境，或者对基坑没有位移控制要求，一般与其他支护结构综合使用。

（2）支挡式支护结构，分为双排桩与墙钢架结构、悬臂式桩与墙结构等，一般需计算结构荷载能力和挡土构件实际受力情况，分析内部支撑结构受力情况，计算基坑滑动稳定性，从而选择最有效的支挡式结构。

（3）土钉墙，即将型钢或钢筋采用钻孔或者注浆的方式打入深基坑岩土层，随后在坑壁喷射混凝土，使锚杆和混凝土相互固定，通过形成重力挡墙达到抵抗土压力的作用，确保工程开挖面结构稳定，一般可将土钉墙与支挡式结构相结合，以复合式支护体系提高深基坑支护稳定性。

3.1.3 加强变形控制设计

目前深基坑结构设计主要有两种极限态势，一种是破坏的态势，另一种为失效的态势。破坏态势中，基坑支护结构破坏程度较深，支护结构强度下降；失效态势中，支护结构已失效，但是结构强度没有下降。在支护结构变形控制设计过程中，设计人员应遵循安全第一的原则，使深基坑结构能够与周围环境相互适应，基坑的形变与结构改变必须有相应的限制性条件。因此，需合理计算深基坑所能承受的临界值并进行有效控制，规避严重的变形问题。

3.1.4 加强基坑抗倾覆稳定性分析

以实际工程为例，某基坑处周围环境复杂，基坑深度为23.22m，西侧基础埋深7m，东侧基础埋深6m，场地内土层多为人工填土与第四纪冲积层，具体参数见表1。

表1 深基坑土层信息参数

现场共有3层地下水，第一层较稳定，地下水埋深在10.8m左右；第二层潜水位的埋深大致在21.3m左右；第三层承压水的埋深在27.1m处。依据护坡桩的实际嵌固深度，分析其对深基坑结构抗倾覆稳定性的影响，在计算的同时调整护坡桩嵌固深度，得出不同抗倾覆系数。如图1所示，嵌固深度不断增大，抗倾覆系数也会增加，此时深基坑结构更加稳定。

图1 基坑护坡桩嵌固深度与抗倾覆系数的关系

预应力锚索竖向间距对于深基坑抗倾覆稳定性的影响如图2所示，当锚索竖向间距加大时，深基坑结构抗倾覆系数减小，导致基坑结构稳定性下降。为保证深基坑结构的稳定性，应尽可能提高抗倾覆系数，适当缩小应力锚索的竖向间距。

图2 锚索竖向间距和基坑抗倾覆系数的关系

针对深基坑桩锚支护结构参数，了解参数变化给基坑抗倾覆系数带来的影响，从图2分析可知：

（1）当其他参数保持不变的情况下，随着护坡桩嵌固深度与锚索竖向间距某一参数的变化，深基坑结构的抗倾覆系数变化较为明显。其中，基坑抗倾覆系数会随着护坡桩嵌固深度的增加而变大，随着锚索竖向间距的加大而缩小。

（2）在深基坑结构设计环节，应合理调整设计参数，确保工程设计的合理性与规范性，综合考虑各项影响因素，遵循相应参数与深基坑结构稳定性的规律。

（3）在确定锚固体直径时，场地内如果存在一定厚度的卵石层，注浆后水泥浆有可能顺着孔隙产生流动，影响锚固体有效直径。因此要适当加大锚固体直径，确保深基坑结构抗倾覆稳定性[3]。

3.2 做好深基坑施工的要点控制,保证施工安全稳定性

3.2.1 做好土方开挖，明确基坑施工要点

土方开挖是深基坑设计与施工的重要内容，为保证开挖质量，应在开挖之前加强现场勘查与分析，优选土方开挖方式，比如分层开挖结合机械开挖，应及时将开挖土体运输到指定地点。防止坑壁出现堆载或者加载的现象，并做好围岩的科学监测，监控坑顶处的水平位移情况以及高程变化情况。

深基坑施工兼顾综合性与临时性特点，对施工环境有着较为严格的要求。在基坑设计时应科学选择支护结构，明确基坑施工要点，比如选择钢筋混凝土排桩、锚桩或者喷锚支护结构，基坑开挖的深度超过2m时，应做好坑边防护，比如在周围搭设防护栏。坑壁支护应按照基坑深度与地质情况，依据基坑设计展开施工，如果存在支护墙漏水的现象，当水量较小时，可用混凝土与砂浆材料填补渗水点。一旦渗水现象严重，建议围绕渗漏处开挖1m左右，再用混凝土及时填补，同时做好施工监测与分析，以便及时修改工程设计方案。

3.2.2 加强深基坑内部降排水工作

深基坑内部施工时常会遇到水渗透的现象，目前常见的有井点降水法和表层排水法。前者通常在基坑内或周围设置一定数量的降水井，使周围土体内水位或基坑内水位降至设计水位或基坑底以下。表层排水法一般为表层渠道排水，即表面建设渠道完成基坑引流排水，这些排水方法可独立应用，也可综合使用，应具体根据施工地点的气候与地质条件调整排水方式，强化排水效果。

3.3 加强边坡修整监测，做好水文与地质信息勘察

3.3.1 加强边坡修整监测

从深基坑工程施工安全控制入手，对深基坑工程设计施工中的边坡变形问题深入研究，做好边坡的修整监测和现场作业指导，科学防治边坡坍塌事故，保证基坑整体结构稳定。实施边坡修整监测作业，在设计阶段安装监测装置，采用人工巡检和系统自动化巡检方式，对深基坑边坡变形情况和沉降现状有效监测，根据边坡修整中的异常情况做好施工工序的调整。为了保证后续工序的开展，要由设计人员与施工人员联合组成指导小组，落实现场施工变动的签证管理工作，优化工序变更监管，降低因专业指导不足造成的安全隐患发生几率[4]。

3.3.2 做好水文与地质信息勘察

实际施工作业期间，要完善水文和地质信息勘察作业，加强对降水问题的改善。设计单位应从前期水文和地质信息出发，合理编订勘察科目，加强勘察全过程的有效监管，完成数据复核，确立数据列表，全方位展开深基坑工程水文与地质信息的数据勘察与分析，为后续降水规划作业的开展提供便利条件。施工单位应联合设计单位，根据设计单位提供的勘察数据与设计方案进行深基坑降水作业规划，为防止深基坑降水排水反灌，避免土体渗水而引发的基坑结构坍塌或者地面沉降，在降水排水前期阶段，要在深基坑内的排水沟处采取防渗措施，落实排水沟加固作业，避免边坡坍塌事故。

4 结束语

现阶段我国深基坑工程已普遍应用于高层建筑结构及市政工程施工中，且深基坑设计与施工成为工程建设的重要部分。为保证施工质量，首先要做好地质勘查工作，制定合理的施工计划，优化操作流程，降低安全隐患，及时发现并解决问题，确保基础工程施工顺利进行，以及临近建（构）筑物的安全及正常使用。