岩土工程中深基坑支护设计问题与应对策略

吕辰

(福州电力设计院有限公司，福建 福州 350000)

深基坑作为现阶段岩土工程项目中的重要构成部分，相对于一般基坑工程，有着更高的处理难度和要求，设计人员应该予以积极关注，在明确深基坑支护设计特点和要求的基础上，切实优化支护设计方案，提高工程可靠性及经济性。但由于深基坑支护结构的复杂性，设计难度相对较大，在设计过程中也就容易出现一些较为明显的偏差问题，影响后续深基坑支护施工效果。因此，针对深基坑支护设计问题进行分析梳理极为必要，只有全面掌握所面临的问题和干扰因素，才能够予以调整和改进，不断提升岩土工程深基坑支护设计水平。

1 岩土工程深基坑支护设计概述

随着社会经济的发展，岩土工程中深基坑支护越来越常见，尤其是对于一些高层建筑或者是其它地下市政工程项目，必须采用深基坑才能有效解决问题。在岩土工程深基坑结构应用中，因其深度较大，往往在5m以上，且面临的地下土层以及地下水环境较为复杂，因此在设计过程中也就容易出现偏差，尤其是塌方事故的出现，更是需要引起高度重视。基于此，针对深基坑进行有效支护成为重要任务，只有在基坑开挖过程进行有效支护，才能够较好实现对于不利影响因素的有效防控，在形成理想挡土以及挡水作用的同时，避免深基坑出现塌方等事故的几率[1]。

为了使深基坑支护结构较为稳定可靠，从前期规划设计环节入手极为必要，只有确保相应支护结构体系符合项目实际状况，才能够伴随着深基坑开挖予以及时准确的支护处理，并发挥出理想的作用价值，解决支护体系方面的偏差问题。但是因为深基坑结构较为复杂，虽然现阶段可供选择的支护方式越来越多，但是设计工作依然面临较大难度，无论是支护方式选择不当，还是支护结构中的各种细节处理不到位，都有可能影响到深基坑支护结构的应用效果，给后续施工作业埋下隐患。因此，设计人员应该在综合全面分析周边环境、水文地质条件、基坑深度、工期筹划及施工工艺等基础上，确定适宜合理的支护方案，同时关注各个细节的准确控制，最终形成较为理想的深基坑支护设计方案，指导后续深基坑支护作业。

2 岩土工程深基坑支护设计问题分析

2.1 参考资料问题

岩土工程中深基坑支护设计问题首先表现在参考资料方面，因为设计工作所需要的参考资料不够完善，或者是参考资料的准确度不够理想，都会影响到深基坑支护设计效果，成为源头性干扰因素。基于岩土工程中深基坑支护设计所需参考资料的不充分问题进行分析，主要表现为设计人员没有能够围绕着深基坑支护方案进行多角度探讨，导致参考资料的搜集过于狭隘，设计人员往往只关注于现场土体勘探结果的搜集和整理，这样虽然可以辅助设计人员准确了解岩土工程深基坑所处区域的地质状况，但是却忽视了基坑在其他方面可能面临的风险。此外，对于岩土工程深基坑支护所需要参考的勘探资料，因为现场取样不规范或者是试验分析不够准确，都会影响到相关资料的准确度，随之给深基坑支护设计工作带来不利影响[2]。

2.2 力学参数问题

岩土工程中深基坑支护设计工作的开展难度较大，其中难度最大的一点就是选取合理的物理力学参数，任何力学参数出现偏差问题，都会影响到相应深基坑支护结构的稳定性，成为不容忽视的干扰因素。基于岩土工程中深基坑支护设计面临的物理力学参数选用要求进行分析，往往涉及到了多方面因素，比如土压力就存在着较高的计算难度，因为深基坑支护结构所需要承担的土压力计算不合理，相应深基坑支护结构的应对方案也就必然不够理想，进而也就极容易出现塌方隐患。具体到深基坑支护结构面临的土压力进行计算时，无论是计算方法选择不当，还是对于现场实际状况的掌握不准确，都会影响到最终设计效果，导致深基坑支护结构在实际使用过程中的受力状态与计算不符。在计算方法选用上，现阶段很多项目设计人员依然沿用朗肯公式或者库伦公式，这些方法的应用必然也就会影响到土压力的计算准确度。对于直接关系到土压力的土体含水率、粘聚力以及内摩擦角等参数，设计人员除了要考虑到相关标准的规定，往往还需要着重关注现场的可变状况，对岩土力学参数进行合理取值，否则极容易出现偏差问题。当然，在岩土工程深基坑支护设计中力学参数的选用时，如果设计人员没有能够密切结合基坑的开挖时序及时空效应，同样也极有可能会影响到深基坑支护设计效果。

2.3 支护形式选择问题

岩土工程中深基坑支护设计存在的问题还表现在支护形式选择上，因为深基坑支护形式的选择不合理，则必然会影响到相应设计方案的可行性及经济性，按照该方案进行后续深基坑支护处理，同样也会明显增加出现深基坑塌方事故或者变形问题的风险。现阶段岩土工程深基坑支护处理中可供选择的支护形式不断增多，比如钢板桩支护、地下连续墙支护、排桩支护、锚杆支护、土钉墙以及重力式水泥土墙支护等，这些支护形式的应用特点各异，适用类型同样也存在较为明显的差异，如此也就需要设计人员予以综合考虑。但是因为深基坑支护项目的复杂性，涉及到的影响因素相对比较多，设计人员也就容易在支护形式选择中出现较为明显的偏差问题。比如搅拌桩支护形式虽然可以发挥出较为理想的挡土以及挡水功能，但是其适用深度却并不是特别理想，如果基坑深度大于6m，单纯借助于搅拌桩支护形式很难发挥出理想的作用效果，容易出现较为严重的不适应现象，很可能在后续出现深基坑边坡塌方以及变形风险，又比如排桩支护虽然有较好的刚度能保证基坑侧壁变形得到有效控制，但不适用于地下水位较高的情况，需要配合止水帷幕才能达到良好的支护效果[3]。

2.4 设计变更问题

岩土工程中深基坑支护设计问题还表现在设计变更方面，因为深基坑支护设计工作的复杂性较为突出，在基坑开挖过程中随时都可能有新的情况发生，深基坑结构本身也会在后续出现一些变动，前期预判可能会出现偏差，由此造成相应设计方案的可行性不足，后续容易出现设计变更问题。如果后续施工阶段没有适当的基坑监测以及设计人员的积极参与，对设计方案进行及时调整，必然也就会影响到深基坑支护效果[4]。

3 岩土工程深基坑支护设计问题的应对策略

3.1 搜集审查参考资料

岩土工程中深基坑支护设计时，设计人员首先应该对所有参考资料进行详细搜集和整理，力求确保其较为全面详尽，避免在任何方面存在遗漏。当然，设计人员除了从现有的地质资料入手进行搜集整理以外，还应该结合自身处理要求，从其它方面获取所需要的资料信息，比如岩土工程深基坑项目周围存在的各种建构筑物的结构类型、结构高度、基础型式、基础尺寸、基础埋深及地基处理情况、建成时间及变形损坏情况、使用情况等，以及地下管线的管材、管径、埋深、新旧程度等，甚至对于区域地质构造带也要进行一定了解，以便分析这些既有因素是否会对于深基坑支护带来不利影响，并针对性予以防控处理，使深基坑支护结构设计更为合理，避免因为该方面考虑不到位，影响到基坑支护结构稳定性。在此基础上，设计人员还需要着重围绕岩土工程现场勘探资料进行详细审查把关。对于地质不均一地区尤其注意水平方向的差异，遇钻孔未贯穿地层时选取周边参照孔应特别小心，地勘采用两点一线法时对两个孔之间的区域应按较差一侧考虑。对于地下潜水应注意周边水系的调查，浅层透水层往往与周边河道联通，应注意做好止水设计，废弃的老管线要引起重视。对于承压水应注意承压含水层的范围、水头高程的调查，并对基坑各个部位进行抗突涌稳定性验算，若抗突涌不够应做悬挂止水结合降水、隔断、水平封堵等经济技术比选，降水需提前进行专业降水试验，以确定可行性。对于参考资料中存在明显模糊或者是不符合标准的内容，设计人员也需要及时联系相关专业人员，对相关内容进一步核实，以便促使后续设计工作可以得到有效参考应用。

3.2 控制力学参数

岩土工程中深基坑支护设计工作开展时，设计人员还应该将重点放在力学参数的控制上，避免因为力学参数的选用不当，影响到后续设计方案的可行性效果。具体到深基坑支护设计相关物理力学参数选用中，设计人员首先需要全方位分析明确所有相关力学参数信息，进而选择相匹配的计算分析方法，确保相应力学参数得到合理选用，解决该方面出现的偏差问题。在深基坑支护设计中运用力学参数时，设计人员应该着重考虑到土压力的合理设定，从而对于深基坑支护设计工作提供可靠指导。为了切实优化土压力计算效果，设计人员应该注重选择恰当的计算方法，积极探索一些新型设计辅助工具的运用，以便促使相关设计工作较为适宜合理，解决计算本身层面存在的偏差问题。此外，土压力的计算还应该考虑到相关参数指标的选择，土工参数指标受取土设备、试验方法、勘探人员、试验季节等外部因素影响很大，尤其是对于关联度较高的土体含水率、粘聚力以及内摩擦角等核心指标，设计人员不能简单的照搬地勘参数，要注意收集当地经验参数、结合地区经验加以判断。对于不合理的土工参数要积极与现场勘探技术人员沟通，避免因为勘探工作中存在的偏差问题，影响到勘探结果的准确度，进而在应用到深基坑支护设计工作时，对于设计效果产生干扰[5]。确保受力状况可以得到多角度把关，避免因为力学参数取值不够准确，影响到最终土压力的计算效果。比如在土体内粘聚力设定时，因为原有土体的内粘聚力和深基坑开挖之后形成土体的内粘聚力存在明显差别，设计人员也就需要再综合考虑到该方面变化的基础上，促使该参数的确定较为适宜合理。又比如土体的侧向基床比例系数m值对围护结构内力和变形影响很大，需注意勘察报告和不同规范中给出的m值取值范围对应不同的土压力计算模式，软件直接计算的m值也往往偏大。在所有物理力学参数设定中，设计人员往往还需要考虑到后续深基坑支护所用结构形式，根据不同结构形式的要求进行针对性把关，以此更好优化力学参数控制效果。

3.3 优选支护形式

岩土工程中深基坑支护设计还应该注重选择合理的支护形式，以便使支护形式具有良好的安全性和适用性。在选择支护形式时，应该注重全方位分析相关资料，结合周边环境、地质情况、基坑深度以及上述力学参数选用状况，明确深基坑支护结构所需要具备的功能，进而选择相匹配的支护形式。当然，设计人员同样还需要对多种支护形式较为熟悉，在熟练掌握各种支护形式及其应用特点的基础上，灵活选择适宜合理的支护形式。因为深基坑结构的特殊性，往往很多项目都难以借助于单一的支护形式予以处理，设计人员也就需要针对多种支护形式进行有效结合，以便促使最终支护结构可以表现出更强的稳定性。比如在超过6m的深基坑支护处理中，单纯运用搅拌桩支护方式往往很难达到理想效果，设计时可以适当结合一些其它处理方式，比如在水泥材料中合理增加钢构件，使其形成更为稳定牢固的复合挡土结构，同时还可以借助于内支撑以及锚杆支护形式，使该深基坑支护结构具备更强应用价值，切实解决支护形式方面的隐患。

3.4 注重动态设计

岩土工程深基坑支护设计的难度较大，虽然现阶段设计水平在不断提升，但是由于岩土工程自身的特点，在后续实际施工建设过程中，依然容易出现现场开挖情况与设计不符的现象。因此要加强基坑监测工作，在设计方案中提出监测内容和监测要求，对重大风险源明确应急措施预案。针对设计变更问题予以解决时，除了依托设计人员更为专业的能力，以及辅助运用一些更为先进的设计工具，以求不断提升设计方案的可行性和合理性，运用动态设计同样也是不容忽视的手段，可以将设计变更带来的危害性降到最低。在岩土工程深基坑支护动态设计工作开展中，设计人员应该转变原有仅仅在施工前完成设计方案的固定工作模式，尽量将设计工作贯穿整个岩土工程深基坑支护项目，尤其是在后续深基坑开挖以及支护施工过程中，设计人员同样也需要积极参与，及时掌握出现的设计变更需求，采取动态设计，及时协同其它技术人员，共同实现对于设计方案的纠正和调整，不断提升设计方案的可行性和合理性，解决原有设计方案中存在的不合理因素。

4 结语

综上所述，岩土工程中深基坑支护设计工作的重要性较为突出，设计难度同样也比较大，容易出现一些较为明显的偏差问题。为了切实优化岩土工程中深基坑支护设计效果，设计人员应该首先注重全面搜集审查参考资料，以便形成理想的设计条件，对于设计中的所有力学参数予以准确选用控制，同时恰当选择支护形式，促使设计方案较为合理可行。