談建筑工程的基坑支護

張迪洲

（長春西新經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)建設工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，吉林 長春 130000）

在建筑基坑施工時，為確保施工安全，防止塌方事故發(fā)生，必須對開挖的建筑基坑采取支護措施，本文分析了當前深基坑支護存在的安全問題，提出了深基坑支護設計中的注意事項和預防措施。

1 問題的提出

在建筑基坑施工時，為確保施工安全，防止塌方事故發(fā)生，必須對開挖的建筑基坑采取支護措施。建筑基坑支護設計與施工應綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基坑類型、基坑開挖掘深度、降排水條件、周邊環(huán)境對基坑側(cè)壁位移的要求，基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護結(jié)構(gòu)使用期限等因素，做到合理設計、精心施工、經(jīng)濟安全。

近幾年來，高層建筑的迅速興起，促進了深基坑支護技術(shù)的發(fā)展。但是，現(xiàn)在的城市建筑間距很小，有的基坑邊緣距已有建筑僅十幾米、甚至幾米，給基礎工程施工帶來很大的難度。另外，原來的深基坑支護結(jié)構(gòu)的設計理論、設計原則、運算公式、施工工藝等，已不符合深基坑開挖與支護結(jié)構(gòu)的實際情況，導致一些基坑工程出現(xiàn)事故，造成巨大的損失。因此，深基坑支護的安全問題工程技術(shù)人員應予以高度重視。

2 深基坑支護存在的問題

2.1 支護結(jié)構(gòu)設計中土體的物理力學參數(shù)選擇不當

深基坑支護結(jié)構(gòu)所承擔的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質(zhì)情況多變且十分復雜，要精確地計算土壓力目前還十分困難，至今仍在采用庫倫公式或朗肯公式。關于土體物理參數(shù)的選擇是一個非常復雜的問題，尤其是在深基坑開挖后，含水率、內(nèi)摩擦角和粘聚力三個參數(shù)是可變值，很難準確計算出支護結(jié)構(gòu)的實際受力。

在深基坑支護結(jié)構(gòu)設計中，如果對地基土體的物理力學參數(shù)取值不準，將對設計的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。土力學試驗數(shù)據(jù)表明：內(nèi)磨擦角值相差5°，其產(chǎn)生的主動土壓力不同；原土體的內(nèi)凝聚力與開挖后土體的內(nèi)凝聚力，則差別更大。施工工藝和支護結(jié)構(gòu)形式不同，對土體的物理力學參數(shù)的選擇也有很大影響。

2.2 基坑土體的取樣具有不完全性

在深基坑支護結(jié)構(gòu)設計之前，必須對地基土層進行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學指標，為減少勘探的工作量和降低工程造價，不可能鉆孔過多。因此，所取得的土樣具有一定的隨機性和不完全性。但是，地質(zhì)構(gòu)造是極其復雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此，支護結(jié)構(gòu)的設計也就不一定完全符合實際的地質(zhì)情況。

2.3 基坑開挖存在的空間效應考慮不周

深基坑開挖中大量的實測資料表明：基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩(wěn)，常常以長邊的居中位置發(fā)生。這足以說時深基坑開挖是一個空間問題。傳統(tǒng)的深基坑支護結(jié)構(gòu)的設計是按平面應變問題處理的。對一些細長條基坑來講，這種平面應變假設是比較符合實際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進行空間問題處理前而按平面應變假設設計時，支護結(jié)構(gòu)要適當進行調(diào)整，以適應開挖空間效應的要求。

2.4 支護結(jié)構(gòu)設計計算與實際受力不符

目前，深基坑支護結(jié)構(gòu)的設計計算仍基于極限平衡理論，但支護結(jié)構(gòu)的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明，有的支護結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設計計算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發(fā)生破壞；有的支護結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小，甚至達不到規(guī)范的要求，但在實際工程中卻滿足要求。

極限平衡理論是深基坑支護結(jié)構(gòu)的一種靜態(tài)設計，而實際上開挖后的土體是一種動態(tài)平衡狀態(tài)，也是一個土體逐漸松弛的過程，隨著時間的增長，土體強度逐漸下降，并產(chǎn)生一定的變形。所以，在設計中必須充分考慮到這一點。

3 深基坑支護設計中的注意事項

3.1 徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設計理念

對于深基坑支護結(jié)構(gòu)的設計，國內(nèi)外至今尚沒有一種精確的計算方法，多數(shù)是處于摸索和探討階段，我國也沒有統(tǒng)一的支護結(jié)構(gòu)設計規(guī)范。土壓力分布還按庫倫或朗肯理論確定，支護樁仍用“等值梁法”進行計算。其計算結(jié)果與深基坑支護結(jié)構(gòu)的實際受力懸殊較大，既不安全也不經(jīng)濟。由此可見，深基坑支護結(jié)構(gòu)的設計不應再采用傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)荷載法”，而應徹底改變傳統(tǒng)的設計觀念，逐步建立以施工監(jiān)測為主導的信息反饋動態(tài)設計體系。這是設計人員需要加強科研攻關的方向。

3.2 建立變形控制的新的工程設計方法

目前，設計人員用的極限平衡原理是一種簡便實用的常用設計方法，其計算結(jié)果具重要的參考價值。但是，將這種設計方法用于深基坑支護結(jié)構(gòu)，只能單純滿足支護結(jié)構(gòu)的強度要求，而不能保證支護結(jié)構(gòu)的剛度。眾多工程事故就是因為支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形而造成的。鑒于上述實際，在建立新的變形控制設計法時，應著重研究支護結(jié)構(gòu)變形控制的標準、空間效應轉(zhuǎn)化為平面應變和地面超載的確定及其對支護結(jié)構(gòu)的影響等問題。

3.3 大力開展支護結(jié)構(gòu)的試驗研究

開展支護結(jié)構(gòu)的試驗研究（包括實驗室模擬試驗和工程現(xiàn)場試驗），雖然要耗費部分資金，但由于深基坑支護工程投資巨大，如經(jīng)過科學試驗再進行設計時，肯定會節(jié)省可觀的經(jīng)費。因此，工程現(xiàn)場試驗是非常必要的。通過工程實踐積累大量的測試數(shù)據(jù)，可對同類工程的成功打好基礎，為理論研究和建立新的計算方法提供可靠的第一手資料。

3.4 探索新型支護結(jié)構(gòu)的計算方法

高層建筑的飛速發(fā)展給深基坑支護結(jié)構(gòu)帶來一場技術(shù)革命。在鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁擋墻、地下連續(xù)墻等支護結(jié)構(gòu)成功應用后，雙排樁、土釘、組合拱帷幕、旋噴土錨、預應力鋼筋混凝土多孔板等新的支護結(jié)構(gòu)型式也相繼問世。但是，這些支護結(jié)構(gòu)型式的計算模型如何建立、計算簡圖怎樣選取、設計方法如何趨于科學，仍是當前新型支護結(jié)構(gòu)設計中急需解決的問題。

目前，深基坑支護結(jié)構(gòu)正在向著綜合性方向發(fā)展，即受力結(jié)構(gòu)與水結(jié)構(gòu)相結(jié)合、臨時支護結(jié)構(gòu)與永久支護結(jié)構(gòu)相結(jié)合、基坑開挖方式與支護結(jié)構(gòu)型式相結(jié)合。這幾種結(jié)合必然使支護結(jié)構(gòu)受力復雜。所以，建立新型支護結(jié)構(gòu)的計算方法，已成為深基坑工程技術(shù)的當務之急。

[1]建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[2]余志成，施文華.深基坑支護設計與施工.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[3]龔曉南.深基坑工程設計施工手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.