深基坑支護設(shè)計中常見的問題解析

摘 要：本文論述了深基坑工程是一門實踐性以及綜合性很強的學(xué)科，尤其是其支護方案的優(yōu)劣情況，直接影響到工程進度、工程質(zhì)量以及工程成本，在整個基坑施工中占有非常重要的地位。但實際中面臨著基坑越來越深的情況，特別是在環(huán)保要求越來越高的今天，我們必須得以嚴謹、科學(xué)的態(tài)度來對待深基坑支護設(shè)計問題。文章分析了巖土工程中深基坑支護設(shè)計中當(dāng)前存在的重點問題，并提出了相應(yīng)的解決方案，希望在以后的深基坑支護設(shè)計中不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高技術(shù)水平，以進一步完善深基坑工程的理論。

關(guān)鍵詞：深基坑；支護設(shè)計；常見問題

引 言

近年來，伴隨著社會主義經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展城市中涌現(xiàn)了大量高層建筑。由于城市地價越來越高，建筑物的拓展空間只有高空以及地下兩個方向開發(fā)利用。這種可能對建筑基坑的設(shè)計計算施工技術(shù)理論提出了更嚴峻的考驗，但是與此同時也推動了深基坑工程設(shè)計理論以及施工技術(shù)的進步。盡管當(dāng)前已發(fā)展了許多種具有特色且實用的基坑支護方法，但是還有許多深基坑支護設(shè)計方案依然不安全或者過于保守導(dǎo)致浪費。如何保證深基坑工程的設(shè)計能達到既安全又經(jīng)濟，已成為當(dāng)前巖土工程設(shè)計人員不得不考慮的問題。筆者將根據(jù)自身總結(jié)出來的經(jīng)驗，論述了有關(guān)深基坑支護設(shè)計過程中仍存在的一些問題并提出處理方案。

1 深基坑支護系統(tǒng)

在城市建筑建設(shè)中，由于建筑物密度太大，在建筑深基坑開挖過程中，沒有多余地方供邊坡放坡之用，所有經(jīng)常依靠于支護手段來確?；A(chǔ)工程的正常開展。需要支護的結(jié)構(gòu)大致有以下幾種形式：

（1）經(jīng)深層攪拌或高壓噴射而形成的水泥墻。這種支護適用于開挖深度小于6m的基坑，此方法施工過程中噪聲較小，且抗?jié)B能力較強，能夠提高人工降水的效果。

（2）鋼筋混凝土的支護樁。目前這種類型的支護應(yīng)用非常廣泛，在加設(shè)錨桿的情況下可以用于較深的基坑護坡。

（3）拱圈式增體結(jié)構(gòu)。這種方法合理利用了拱式結(jié)構(gòu)受力均勻的特點，可適于開挖深度在10m左右的基坑。

（4）地下連續(xù)墻和沉井結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的水平剛度相對較大，并且對周圍環(huán)境影響小，而且對土層條件適應(yīng)性強，可以適用于各種深度基坑的開挖，而且還可以做主體結(jié)構(gòu)。

（5）纖維織物袋裝土迭壘、土釘墻等方法。

對于支護結(jié)構(gòu)的選擇必須根據(jù)基坑周邊環(huán)境、開挖深度、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件等多因素綜合考慮。水平方向上的土壓力是作用在支護結(jié)構(gòu)上的主要承載，另外土壓力大小的確定現(xiàn)在仍沿用以前的土壓力理論來確定，但是由于理論的工程實際與假設(shè)條件存在有一定的差別，實現(xiàn)主動以及被動土壓力都與支擋物的位移有直接的關(guān)系，且它大小對試驗參數(shù)影響也是非常敏感的，所以，要想精準(zhǔn)的確定支護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上土壓力的大小是非常困難。

2 設(shè)計方案常遇見的問題

2.1 設(shè)計依據(jù)不夠恰當(dāng)

在當(dāng)前的設(shè)計方案中，有很大一部分設(shè)計方案在設(shè)計依據(jù)一欄中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一部分已廢止或不恰當(dāng)?shù)囊?guī)范仍在延用，此外還有一些地方法規(guī)或地方標(biāo)準(zhǔn)的，必須按地方設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99次之。規(guī)范之間的內(nèi)容或有存在相互矛盾的地方，另外對于設(shè)計方案如果能通過之后，現(xiàn)場監(jiān)理有可能會按照設(shè)計依據(jù)上提及到的不同規(guī)范來要求施工企業(yè)，即是從嚴要求。一個比較完整的設(shè)計方案必須包括諸如：設(shè)計的方案總體描述（設(shè)計參數(shù)以及采用的什么支護結(jié)構(gòu)等），必須把有可能出現(xiàn)的問題提及到。這既是設(shè)計單位技術(shù)的體現(xiàn)又是對自己的保護。

2.2 深基坑的安全等級

基坑的安全等級是衡量支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境對變形的適應(yīng)能力以及基坑工程對周邊環(huán)境可能造成的危害程度的量度，對于一個基坑而言，必須根據(jù)周邊環(huán)境，將整個工程合理的分成多個區(qū)進行分區(qū)處理，然后再根據(jù)每個區(qū)塊的情況，將基坑側(cè)壁分為多個安全等級，力爭做到對基坑規(guī)劃做到更加合理經(jīng)濟。

2.3 確?；又車h(huán)境足夠完善

當(dāng)前有許多基坑周邊環(huán)境的條件不夠完善，尤其是周邊建筑物（構(gòu)筑物）的基礎(chǔ)型式，距離基坑的距離、管線的類型、走向、埋深等。

2.4 基坑設(shè)計中技術(shù)與經(jīng)濟問題

基坑設(shè)計方案沒有絕對的對錯之分，基坑設(shè)計只有越接近極限平衡狀態(tài)越好。任何設(shè)計方案只是一個失效概率問題，沒有絕對的最佳方案。這就要求我們設(shè)計人員在方案設(shè)計中高度重視基坑支護檢測結(jié)果，監(jiān)測單位不斷反饋的數(shù)據(jù)，就能積累到一些經(jīng)驗?；又ёo方案往往做不到技術(shù)、經(jīng)濟同時兼顧，如果工程沒有資金方面的壓力的話，對于任何一個工程單位來說都能夠做，對于臨時工程（基坑工程）來說，業(yè)主是非常重視資金方面的投入，經(jīng)常不愿意投過多的資金，很多業(yè)主把基坑支護設(shè)計做到“搖而不倒”的境界，雖然這是不可能做到，但是業(yè)主必須得深刻地認識到基坑支護工程的重要性與必要性。根據(jù)基坑工程安全等級，選用合理的系數(shù)來進行計算。

3 計算書中常遇見的問題

3.1 水泥土重力式格擋墻

水泥土重力式擋墻在深基坑圍護工程中，是一種較為經(jīng)濟的方案，該支護結(jié)構(gòu)形式具有工程造價低、工期短、止水性好等優(yōu)點，不需要另外設(shè)置止水帷幕。但是是泥土重力式格擋墻的缺點也存在，其要求基坑開挖深度不能太大，否則就會降低其經(jīng)濟效益。在地下水位較高的軟土地區(qū)，用水泥土支護墻的基坑開挖深度一般不宜超過7m。當(dāng)基坑開挖深度在5m以下時，才能獲得比較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。

3.2 土釘墻

（1）土釘墻的設(shè)計參數(shù)與實際操作無法實施或者參數(shù)超規(guī)范，例如土釘墻噴射混凝土的厚度不大于80mm，內(nèi)力折減系數(shù)不大于0.8，水灰比不小于0.5，再或者最下面一排的土釘距離基坑底部小于了0.5m。這些都屬于設(shè)計參數(shù)超規(guī)范，造成實際操作無法實現(xiàn)，

（2）在土釘墻坡頂設(shè)置了排水溝。這一點也最好不要做，如果迫不得已要做也得離基坑坡頂稍微遠一些或者在基坑的底部。這主要是因為任何一種基坑支護型式都會造成基底發(fā)生變形，當(dāng)在坡頂設(shè)置了排水溝的時候，由于土釘墻的支護結(jié)構(gòu)的變形量比較大，經(jīng)常在坡頂會出現(xiàn)裂縫，把磚砌排水（截）溝給拉裂開來，這樣的話如果溝中有水就會通過坡頂?shù)目p隙滲漏至土壓力區(qū)，進而加速基坑發(fā)生變形，這樣對于整個基坑是非常不利的。

（3）在土釘端部必須有錨頭詳圖，最好在土釘端部設(shè)縱橫向井字筋和加強筋，使混凝土殼形成一個整體面板，這樣能承受更大的壓力。

3.3 地下水的處理

地下水控制是基坑工程中的一個難點，其主要受到兩個方面的影響，既土質(zhì)和地下水位的影響，這就導(dǎo)致了開挖方法超聲很大的差異。地下水位較高時，作用在支護工程結(jié)構(gòu)上的壓力相對較大，致使支護結(jié)構(gòu)變形量相對較大，非常容易造成流砂現(xiàn)象、地下水流量、流速較大嚴重時還會產(chǎn)生坍塌基坑現(xiàn)象。針對這類問題，一個非常重要的舉措是可以采用全止水式結(jié)構(gòu)，在支護設(shè)計時可以使用深層攪拌樁等坑內(nèi)采用管井降水或地基加固等措施提高土體的耐壓強度，增加土體抗管涌、抗流砂的能力、抗承壓水，最大可能的減少對圍護體的側(cè)壓力，進而提高基坑施工的安全度，必要時還得采取坑內(nèi)、坑外降水措施，增建排水設(shè)施。

3.4 錨 桿

（1）錨桿的鎖定值與設(shè)計不匹配，如果鎖定值小，那么允許的變形值就大，鎖定值最好取錨桿的受拉值的0.35～0.65倍。

（2）錨桿所配置的鋼筋或者鋼鉸線和荷載不太相符，就會很容易超出錨桿的承載基礎(chǔ)，就導(dǎo)致了錨桿不能完全承受了基坑壓力。

3.5 其 它

（1）施工組織設(shè)計經(jīng)常缺少應(yīng)急預(yù)案以及監(jiān)測方案后者預(yù)警值不合理，另外一個基坑的安全等級是不同的，對于不同的環(huán)境應(yīng)該采用不同的基坑安全等級。

（2對于監(jiān)測點布置不夠合理，按要求基坑的監(jiān)測點最好放在同一個剖面上，如內(nèi)力、位移等，這樣更有利于實際分析和比較。

（3）在當(dāng)期基坑支護設(shè)計方法尚無成熟就開始用以計算基坑周圍的土體變形，在施工中必須通過準(zhǔn)確及時的監(jiān)測，科學(xué)指導(dǎo)基坑開挖和支護，面對突發(fā)問題及時采取應(yīng)急措施，避免或最大程度減輕破壞性的后果。

（4）差異性地面沉降存在于基坑開挖過程中，產(chǎn)生的地面沉降一般表現(xiàn)為以下幾個方面：第一種是地下水疏干所產(chǎn)生的差異性地面沉降，第二種是因為護坡設(shè)施的側(cè)向變形所造成的地面沉降，最后基坑涌砂引起地面變形尤其是在地下水豐富的地段。另外基坑開挖工程會導(dǎo)致地下水形成相當(dāng)大的水勢差，造成含水的粉砂層，細砂層等具有更大的向基坑涌出的趨勢，在止水帷幕失效或由于降水未達到設(shè)計要求的時候，會由于過大的水頭壓力而造成涌砂的現(xiàn)象。造成結(jié)果就是基坑邊坡失穩(wěn)以及基坑周邊的地面產(chǎn)生嚴重的凹陷變形，因此就要求基坑監(jiān)測的單位人員及時監(jiān)測及時上報監(jiān)測數(shù)據(jù)以便于指導(dǎo)施工。另外，值得我們注意的是，假如在基坑開挖深度內(nèi)沒有揭露出含水的砂層，不會產(chǎn)生涌砂，也不可以認為地面變形的現(xiàn)象不會發(fā)生，事實上，大量的基坑隆起，所造成的后果與涌砂的結(jié)果是極其相似的。

4 結(jié)束語

深基坑地基土的類型、地下水位的高低和周邊環(huán)境等均是深基坑的支護結(jié)構(gòu)選型時必須考慮的一些極其重要的因素。假如支護結(jié)構(gòu)型式選擇合理，那么就可以做到整個基坑和周邊建筑物安全、牢固、可靠，并且可以帶來相當(dāng)可觀的社會與經(jīng)濟效益；但是如果由于經(jīng)驗不足或者其他各種原因造成支護結(jié)構(gòu)型式選取不恰當(dāng)，不僅會危害基坑和周邊建筑物的安全，并且還會影響整個周邊環(huán)境，因此，今后深基坑工程發(fā)展的必然的一個趨勢就是怎樣才能使支護結(jié)構(gòu)選型更加的合理和恰當(dāng)。

參考文獻

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[2]巫東輝，林再石.有關(guān)深基坑支護設(shè)計與施工的相關(guān)問題分析.建材與裝飾（中旬刊），2008：（6）.

[3]崔江余，梁仁旺編著.深基坑支護設(shè)計計算與施工.中國建材工業(yè)出版社，1999.

作者簡介：孫曉斌（1981-），男，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，土木工程專業(yè)，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。