浅谈建筑工程深基坑支护技术的优化策略

刘芳 卓佳

0 引言

高层施工已经是当前建筑领域的主流，深基坑支护是重要的环节之一，为了保障整体工程的质量水平，必须注重深基坑支护的施工质量，既要确保不发生安全事故，又要保障施工水平和新技术的应用。深基坑支护施工必须做到规范性、可靠性和科学性，切实提高深基坑支护施工工艺，做好施工安全防护工作，科学分析深基坑施工对周边环境和建筑物安全的不利影响，以防边坡失稳。

1 深基坑支护施工存在的主要问题

在建筑施工中，深基坑支护施工往往面临复杂的地质条件和施工环境，在不同施工阶段也对技术参数和施工标准有不同的严格要求。借助前期的周密规划和测算，利用先进的施工技术，能够提升深基坑支护施工的效率，确保施工的安全性和建筑物的稳定性，达到验收标准。受到多方面的限制及建筑施工过程中多变因素的影响，深基坑支护施工依然存在诸多问题，主要体现在以下几个方面。

1.1 地基的物理力学参数测算问题

复杂多变的地质条件，是影响建筑施工中深基坑支护结构的重要因素，支护结构所承受的地基压力数值，密切关系安全水平和稳定性，压力数值的计算长期以来是施工规划的难点和重点，通过利用库伦公式或朗肯公式计算压力数值，目前无法做到尽善尽美。地基中土体参数的精确计算难度大、变化多，尤其在施工开始后，施工前的数据测算需要重新取值，比如内摩擦角、含水率、粘聚力等参数的测算，由于数值的可变性和多变性，很难随时获得精确的支护结构受力数值，而这些数值的取值不精确，对结构设计、施工技术和验收等都会带来明显的影响，在一些施工中甚至存在差之毫厘谬以千里的问题。同时，在不同的施工环境中，由于设计和施工人员在施工工艺、设计理念、支护结构运用等方面存在差异，对地基的各类参数选择和测算存在一些不同，也会产生明显的影响。

1.2 支护结构测算与施工实际不符

基于极限平衡理论的深基坑支护结构设计测算，在实际施工中难免会遇到参数变化的影响。在建筑工程正式施工之前的规划设计中，运用理论标准所获得的设计方案，往往是具有较高安全系数的，从理论上来说不会出现质量和安全问题。但实践证明，“纸上谈兵”并不能解决施工遇到的具体问题，一些测算时毫无问题的支护结构，往往会出现施工质量问题，在施工过程中达不到安全要求。究其原因，极限平衡理论是静态理念下的计算方式，这种情况下做出的深基坑支护结构与施工中的动态变化难以匹配，开挖后的地基逐渐松弛，土体的支撑力、聚合力不断降低，设计人员必须考虑到这种动态变化。

1.3 施工基坑取样具有片面性

深基坑支护结构的设计，是基于施工区域的地质条件来完成的，地基的土层取样尤为必要。对地质条件比较单一的施工环境而言，多次取样的土样往往稳定性较强，成分、强度等参数比较平衡，这种情况下得出的参数和设计方案比较具有科学性。但是，对大型施工项目来说，施工环境占地范围广、深度更大，这就导致在打孔取样时，土样的位置和性能参数存在很大的不确定性，尽管打孔取样尽可能覆盖施工范围，但取样测试所得参数依然难以反映土层的真实情况。因此，在具体施工中，深基坑支护结构的设计难免与实际情况存在一定的误差。

2 深基坑支护结构方案的设计要求

在建筑施工的设计阶段，基层支护结构的设计必须与施工项目高度契合，综合考虑地质条件、基坑侧壁、土样参数、基坑结构等因素，并结合项目整体的施工要求、设计和施工标准，科学设计深基坑支护结构方案，具体来说，应该综合考虑以下几个方面的要求：

（1）将具体的建筑项目与新设计理念相融合，避免落入传统设计理念的窠臼。随着社会经济发展和建筑技术升级，建筑施工对安全性的要求越来越高，施工质量和过程安全性都是竣工验收的重要标准。但在深基坑支护结构的设计中，能够运用的计算公式、测量和设计手段，大多为传统方式，缺少与新技术、新理念的融合。深基坑支护结构设计和施工不能与其他方面的设计混为一谈，要根据实际情况综合运用新技术、新设备、新理念，实现动态化设计和管理，确保设计方案与现场施工的变化不断契合。

（2）加强施工方法和新材料的研究、运用。施工的实践结论要不断反馈到方案设计中，尤其对于深基坑支护结构的设计运用，施工过程中带来的基坑结构和强度变化，都要求支护结构随之改变，确保质量效率的双优先。相比于国外研究，我国的建筑设计研究还有一定的不足，务必要加强施工新理念运用，将实际施工的数据不断回馈给设计团队，并根据施工要求改善材料运用，优化结构的稳定性。

（3）总结各类施工环境的经验，创新运用新的支护结构。深基坑支护结构本身具有复杂性和多样性，其设计理念、结构方式、材料运用并非一成不变，设计和施工时都要从大局出发，将不同要素紧密结合，来实现多重功能。作为一种特殊的结构方式，深基坑支护结构必须使用不同的施工环境，伴随着深度、地质、水文、气候、施工进展等条件的变化，不断提供适应变化的可行性方案，实现“一工程多方案”的发展式设计理念。

3 深基坑支护设施的施工要求

3.1 深基坑支护设施的施工特点

深基坑支护设施的施工十分复杂，对质量和安全性要求高。首先，建筑施工时，深基坑支护设施的施工需要较高的技术基础，确保基坑周边受力，起到足够的支撑和保护作用，需要在支护结构、材料应用、施工时间和方案调整方面做到最优。其次，大型建筑项目越来越向城市中心位置迁移，周边的建筑物、管线、公共设施等比较多，深基坑支护结构的施工必须保证周围设施不受影响，避免因施工造成周围管线、建筑和人员的损伤。最后，深基坑支护设施的施工要充分考虑周围的水文条件，控制好地下水，综合运用降水、截水、明排等方式控制好地下水，避免为施工带来新的困扰。

3.2 施工流程的基本情况

深基坑支护结构的设计方案确定后，会进入具体施工阶段，主要包括以下几个流程：施工前方案和物资准备、支护设备施工、联系梁施工、锚杆施工和土方开挖。支护桩施工时一般需要人工施工，采用混凝土、固定标号钢筋做护壁；联系梁施工要注意基槽开挖质量，验收合格后进行浇筑；锚杆施工较为复杂，要按照一般施工项目的流程开始施工，确保锚杆试验合格；土方开挖工程量较大，须分层开挖，及时清运，并随时关注不同深度土层的变化，若与测绘阶段发生明显变化，须重点研究是否调整支护方案。

3.3 深基坑支护结构设施的质量监测

为了确保支护结构的稳定性，适应基坑在施工过程中的持续变化，需要对支护结构进行全方位的监测，即确立监测点和监测制度。一方面，要设立相应的管理制度，明确专人负责支护结构的强度和结构完整性监测，明确监测时间、结构变化和记录标准；另一方面，要做好支护结构的位移监测，通过检测顶部的水平位移情况，来监测支护结构的稳定性，尤其是在开挖过程中要增加监测次数。

4 提升深基坑支护设计施工的建议

4.1 加强施工监测修正支护数据

在深基坑支护设施安装后，将会进入施工的土石方挖掘阶段，在这个过程中，地基的性状会发生渐进式的变化，土质变松、应力变化、强度降低，随之而来的是支护结构的位移、支撑点变化等。既有的计算公式大多数基于施工前的地质条件进行运算，导致施工后的数据发生改变，土压力、支护桩参数的精确度明显降低。因此，传统算法的计算结果与实际施工中的深基坑支护结构参数悬殊，应该建立实时监测的动态设计体系，在施工中不断调整支护结构参数和设计，确保施工安全性。

4.2 着重研究支护结构的刚度控制技术

极限平衡理论是设计施工的重要方法，设计人员将其计算结构作为建筑设计重要参考数值，但在深基坑支护结构的设计中，该理论衍生的数据只能起到较好的结构强度要求，在结构的刚度方面缺乏足够的支撑。国内发生的一些施工问题中，支护结构的刚度问题比较明显。因此，施工设计单位应该着重加强深基坑支护结构的刚度性能研究，确保支护结构变形较小，更好地适应周边环境变化和施工条件改变，将支护结构的变形控制标准、空间变化等作为今后的重点研究课题。

4.3 探索支护结构设计的运算新策略

高层建筑的设计施工已经成为当前城市建设的主流，这为深基坑支护结构的稳定性、安全性和经济性提出了更高要求，也迎来了新一轮的建筑设计领域技术革命，比如钢筋混凝土板桩、地下连续墙等新型支护结构的应用，进一步提升了施工质量，近几年广泛应用的土钉、预应力钢筋混凝土多孔板等设施、技术，更是丰富了支护结构的多样化，能够让施工设计适应更复杂多变的施工环境。但从基础理论来看，各类技术的运用大多数基于经验和施工需求，在设计阶段尚未形成科学的设计模型和数据计算，大量的实地测试和数据排除，为设计人员带来了巨大工作量，也为未来施工埋下了隐患。如何形成一套科学的设计和计算模式，以数据、计算仿真和模型搭建作为设计的领军意识，是今后支护结构设计急需解决的核心问题。

5 结束语

现代建筑业的高速发展不断助推建筑施工技术的优化升级，在当前的发展转折点上，相应的施工技术和标准落地也为深基坑支护施工带来了新要求。按照施工规范和具体项目的要求，加强深基坑支护施工作业的规划化、标准化，确保施工质量和效率，不仅关系到建筑施工的经济效益，也明显影响社会效应，在质量、效益、安全的前提下，才能最终实现建筑项目的顺利推进、竣工。