岩土工程中深基坑支护设计与施工探究

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进行岩土工程深基坑支护设计和施工前，要加强对场地的地质条件和周围环境的了解、认识，充分做好资料的搜集工作，根据当地的支护经验，确定经济合理的深基坑支护形式和施工方案，全面解决施工中所存在的问题，加强技术支持和管理力度，从而使岩土工程深基坑支护设计和施工得到全面的提升，满足工程建设的需求，取得显著的经济效益和社会效益。

一、深基坑支护的概述

近几年，建设工程中的基坑支护技术已经成为系统性的工作模式，比较常见的施工技术有排桩支护技术、搅拌墙支护技术和土钉支护技术。其中土钉支护技术因其施工简单、周期短、成本低而被广泛应用。一般情况下，基坑支护系统由于功能的不同，所对应的施工方案也存在着较大的差异，在实际支护时需要根据周边的自然条件以及地质情况选择重要的维护结构，同时还需要考虑围护结构在后续使用时的一些位移问题。为了使基坑支护设计与施工得到充分的保证，需要做好岩土工程的勘察工作，以提高设计施工与周围环境的相互协调。在基坑支护形式的选择方面，要根据地质条件、周边环境及现场施工条件综合确定，选择单一性的支护结构或者多种支护结构组合的支护形式，以此来提高支护的效果及水平。在基坑支护设计时，如果采用悬臂式或土钉墙支护结构，除考虑稳定性以外还应注意水平位移对周边环境的影响；如果采用锚杆支护结构应考虑与周边环境的协调；如采用截水帷幕止水，除考虑对周边环境的影响外，应采用适宜的工法以达到预期效果。施工采用正作法开挖时，需要遵循先上后下的原则，按照设计工况层次性的开挖来保证基坑的安全。施工中需要加强对整个支护过程的全面监督管理，进行全方位的变形监测，达到安全使用的效果。基坑支护施工完成后，应立即进行基槽底部的清理工作，并及时铺设素混凝土垫层，防止突如其来的暴雨浸泡地基土。地下主体结构施工过程中，做好基槽周边防排水工作，防止基坑周边水流入基槽内。当基槽内积水时，应及时把水排出基槽，避免主体结构出现上浮引起梁、板、柱、墙开裂，造成不必要的损失。

二、深基坑支护设计和施工中所存在的问题

岩土工程深基坑支护设计和施工成功的案例比较多，但从实施效果来看，一些基坑支护工程未达到相关的技术标准和质量要求，存在着一些问题，因此当前需要分析以往工程中所暴露的问题和不足，以提高深基坑支护设计和施工水平，从而推动我国建设工程中基坑支护行业的稳步发展。从整体上看，在深基坑工程中，存在的问题主要有以下几个方面。

1.未充分重视勘察工作对基坑支护的影响

为保障支护结构稳固地发挥性能，应全面了解场地的工程地质条件和水文地质条件，充分认识基坑边坡岩土体的物理力学性质，因此在勘察阶段要采用科学规范全面的勘察手段，从而为后续的设计施工奠定坚实的基础。勘察阶段，在获取岩土体性状的真实性、可靠性等方面存在诸多问题，比如勘察手段单一，仅为满足相关规范、审图要求，未采用多种测试手段综合分析评价确定设计参数；现场取样不规范、不标准，存在随意性，不能综合的反映岩土体的性状；原位测试、土工试验数据作假，技术人员为满足数量要求，随意编写，无任何参考价值。水文地质条件是勘察工作的重点，也是难点，尤其是地形地貌比较复杂的场地，不但岩土体结构特征比较复杂，水文条件随季节性的变化致使空间的分布不均，此时应进行专门的水文地质勘察，以满足工程需求。如在基坑支护设计和施工前未充分重视岩土工程勘察工作，不能保证勘察成果资料的真实性、可靠性和全面性，那么会使后续设计和施工无法顺利实施。

2.设计未充分考虑支护体系的整体作用和支护环境

在进行深基坑支护设计和施工时，并未考虑整个开挖的条件，难免会对后续建设造成一定的影响。在工程建设中，基坑支护结构和周边土体的变形会随着时间的推移而有一定的发展，同时也和基坑开挖的形状、大小及深度有着密切的关系。在深基坑支护设计时，设计人员未能充分地考虑时间效应和空间效应，对支护结构抵抗变形的能力、整个支护体系变形的协调、周边环境的影响等不能全面的认知，使得支护体系不能有效地融入整个工程环境中，无法充分发挥作用，这些在设计中欠考虑的问题，使得实际的施工效果不尽人意，未能达到正常的使用功能，影响后续建设工程的进行。

3.基坑支护施工管理及质量不满足要求

在基坑开挖支护过程中，经常会由于管理人员或施工人员的不到位，或是技术交底工作的不足，而存在着严重的问题，并且在施工过程中又受到多种因素的影响，存在不按设计工况开挖支护、超挖、不及时支护、上步工序未达到设计要求即进行下步施工、偷工减料等问题，影响基坑稳定性和安全性。

三、岩土工程深基坑支护设计和施工的策略

1.设计方面

（1）选择正确的深基坑支护方式。排桩、双排桩在深基坑支护工程中较为常见，该种支护形式多采用钢筋混凝土灌注桩或预应力管桩等，在设计时需要加强对场地条件的全面了解和分析，选择合理的桩型及桩参数。当水文地质条件比较复杂，存在地表水或浅埋的地下水时，还需要进行防水、止水、排水设计，尤其在地质条件较差和周边地表物较多的地区要配合地下连续墙的方式来起到良好的支撑作用，从而使得深基坑结构能够具备较强的稳定性，为后续施工奠定坚实的基础（图1）。（2）土钉墙支护。土钉墙支护相对来说是一种较为传统的施工技术，较早地应用于基坑支护工程中，总结了大量的工程经验和教训。实际上土钉墙作为一种应用最广泛的支护体系，设计理论尚不完善，还没有完整的使用结构分析方法，其中工作状况下土钉的拉力、面层的受力、位移的计算都未解决，通过一些构造措施和经验方法来满足基坑的安全和稳定性。土钉墙支护一般应用于周边环境简单、对变形要求不高的12m以下的基坑，并且作为临时支护，一般使用周期不超过1年。土钉墙支护既可以在支护体系中独立使用，也可结合其他支护结构联合使用，如预应力锚杆、水泥土墙、微型桩，选择其中一种或两种共同作用，提高实际的支护效果，满足工程需求（图2）。（3）锚杆支护。该支护方式可以有效地加固岩土体，控制基坑的变形，减小基坑坍塌的概率。在实际工程中多是结合土钉墙、排桩共同作用，形成复合土钉墙或桩锚支护结构体系。锚杆支护需要更加开阔的施工空间，当地质条件较差、周边环境复杂，如有高灵敏度软土、地下水丰富且分布不均、周围有采用桩基础或复合地基的建筑物等，应考虑其适用性。锚杆通过施加预应力有效地控制变形，施工时通过二次注浆或多次注浆使水泥浆液在锚固段周边土体中渗透、扩散形成水泥土，提高了土体的抗剪强度和与土体的摩擦力，其中摩擦力分布的设计理论假定是均匀分布，因此应控制锚杆的间距，避免群锚效应，一旦无法避免时，锚固力应进行折减。锚杆通过张拉试验及在粘土和软弱土中的蠕变试验得到的检测数据应及时反馈给设计人员，当不满足设计要求时，设计人员根据实际情况进行调整。

2.岩土体物理力学参数的选择

科学合理的选择物理力学参数在设计中尤为重要，也是保证支护结构本身安全的关键。在设计前应仔细研究分析勘察报告，确定参数时应全面了解地层情况、分析土工试验及原位测试数据，并结合勘察单位提供的基坑支护设计参数建议值，综合确定适用于本工程的设计参数。

3.施工方面

（1）重视基坑变形的监测。在深基坑支护施工期间，加强对基坑变形的监测，避免过大变形对后续施工的影响。对监测数据应进行多方面分析，既要分析局部变形的影响，也要考虑基坑整体的变形协调。当开挖和支护的过程中变形有较大的发展趋势时，及时停工，分析勘察和设计的因素，应分析在开挖和支护施工过程中的一些问题和偏差，提出有效地改进措施，在后续的施工中及时采取适宜的工序和工艺，并加强施工管理，从而达到理想的效果。（2）控制好基坑支护的施工质量。如深基坑支护工程存在较为严重的施工质量问题，不仅影响后续建设工作的有序进行，甚至危及施工人员的生命安全，因此需要加强对基坑支护施工的全过程控制。在施工之前需要充分了解场地及其附近的地质情况及周围建（构）筑物情况，减小对周边环境的影响。施工时应按图施工，坚持分层开挖、分层支护的原则，尽量缩短基坑开挖后边坡暴露时间，同时应遵循信息化施工原则，发现异常情况时，如地层与勘察报告不符、基坑上部管线漏水等，施工单位应及时反馈给设计人员，设计人员按实际情况调整设计参数重新核算，并采取有效措施，保证基坑的安全和正常使用。施工过程中还要设置相应的排水系统，防止生活用水、雨水侵蚀边坡，冬季施工应做好防冻措施。施工过程控制属于非常重要的环节，主要体现在施工中如果存在一些问题，虽然后期可以采取补救措施，但是也很难达到预期的效果，因此需要加强全面的质量监管。

四、结语

在进行深基坑支护设计和施工时，需要充分了解场地的工程地质条件、水文地质条件及周围环境因素，结合工程经验，选择经济合理的深基坑支护形式和施工方案，加强对整体施工过程的全面监管，并采用信息化设计施工，发现问题及时反馈沟通，优化改进设计和施工方案，提高施工质量和基坑的安全。

作者:关鹏 单位:河北建筑设计研究院有限责任公司