談巖土工程深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工及其優(yōu)化過程管理

付育超

中南冶勘資源環(huán)境工程有限公司 湖北 武漢 430000

1 巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

在巖土工程施工環(huán)節(jié)中要充分結(jié)合地區(qū)地質(zhì)條件的實(shí)際情況,因?yàn)槭艿蕉喾N因素的影響,這在一定程度上增加了深基坑設(shè)計(jì)的難度。從深基坑支護(hù)工程角度分析,由于在實(shí)際施工的過程中空間有限,如果操作不當(dāng)出現(xiàn)安全事故。為此,在深基坑支護(hù)施工過程中要了解施工工序,結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況設(shè)計(jì)施工圖紙。深基坑支護(hù)工程涉及的內(nèi)容較多,要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員要具備較強(qiáng)的專業(yè)知識,并積極引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)以及設(shè)計(jì)理念,做好設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備工作,實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場施工數(shù)據(jù),以此為依據(jù)對深基坑支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 巖土工程深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力計(jì)算方面的問題

對于土壓力來說,主要是土和擋土之間發(fā)生相互作用而產(chǎn)生的力,這種作用力被叫作土壓力。對土壓力進(jìn)行計(jì)算時(shí),一般會將土壓力劃分為三種狀態(tài),一是主動(dòng)狀態(tài),二是被動(dòng)狀態(tài),三是靜止?fàn)顟B(tài),見圖1。然而,土壓力狀態(tài)不僅局限于此,還與支護(hù)結(jié)構(gòu)形變、土質(zhì)等存在密切地聯(lián)系。隨著基坑開挖的不斷推進(jìn),土壓力會處于兩種狀態(tài)之間,且發(fā)生相應(yīng)的改變。

圖1 土壓力三種狀態(tài)圖

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)空間效應(yīng)

根據(jù)大量的經(jīng)驗(yàn)可知,之所以會出現(xiàn)深基坑失穩(wěn)現(xiàn)象主要和空間位移存在密切聯(lián)系,設(shè)計(jì)人員進(jìn)行深基坑設(shè)計(jì)時(shí)未能考慮到這種空間效應(yīng),將其看作是水平支撐力,進(jìn)而會影響深基坑的后續(xù)施工質(zhì)量,無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期開挖目標(biāo)。對深基坑平面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員要對位移、坡度、強(qiáng)度等進(jìn)行合理調(diào)整,做好基坑支護(hù),進(jìn)而減少空間位移產(chǎn)生的負(fù)面影響。

2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際受力情況不符

對深基坑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,不少設(shè)計(jì)人員比較理論化,未能夠提升設(shè)計(jì)深度,在實(shí)際開挖中會使得受力情況無法滿足受力平衡需求。在理論上來分析十分安全,不過,在具體操作時(shí)會遇到各種各樣的阻礙,有的安全系數(shù)看似較高,然而,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻不夠?qū)嵱谩Ｖ猿霈F(xiàn)這樣的問題,主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員未能全面考慮受力的動(dòng)態(tài)平衡,進(jìn)而無法滿足深基坑支護(hù)的實(shí)際需求。

3 巖土工程深基坑支護(hù)存在的施工問題

3.1 施工過程與施工設(shè)計(jì)不符

對于巖土工程而言,深基坑的設(shè)計(jì)部分和施工部分是相對獨(dú)立的,主要由兩個(gè)不同的企業(yè)負(fù)責(zé)不同的內(nèi)容,就設(shè)計(jì)人員而言,在設(shè)計(jì)過程中相對偏向于理論知識,但是,施工人員往往更注重實(shí)際,他們需要解決的問題比較多樣化。由于基坑支護(hù)作業(yè)受到了諸多因素的影響,若設(shè)計(jì)人員和施工人員之間未能夠進(jìn)行充分溝通,往往會導(dǎo)致設(shè)計(jì)與施工存在諸多脫節(jié)現(xiàn)象。在具體施工的過程中,有的施工單位為了節(jié)省施工成本,又或者為了追趕工期,進(jìn)而會出現(xiàn)違規(guī)操作,一旦偷工減料將會降低施工質(zhì)量,無法達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),從而導(dǎo)致巖土工程不達(dá)標(biāo),不僅浪費(fèi)了資源,也會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 施工人員掌握的技術(shù)及工藝不夠先進(jìn)

在深基坑支護(hù)的過程中,施工技術(shù)具有重要的影響,與施工人員自身的技術(shù)水平息息相關(guān),由于大部分施工人員的文化水平較低,綜合素質(zhì)相對較差,進(jìn)而面對接受新技術(shù)、新工藝無法領(lǐng)過應(yīng)用,在具體施工的過程中會影響施工效率。由于先進(jìn)的施工技術(shù)未能夠發(fā)揮應(yīng)有的效應(yīng),進(jìn)而無法做好基坑支護(hù)作業(yè)。不僅如此,在施工之前,有的施工單位沒能夠?qū)κ┕と藛T進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),也未能注重技術(shù)人員的職業(yè)素質(zhì),這樣就會影響支護(hù)作業(yè)的開展效率。除此之外,施工單位對設(shè)計(jì)圖紙未能深入研究,施工人員以及管理人員對圖紙的掌握也比較淺層次,這樣就會大大影響深基坑支護(hù)的施工質(zhì)量,無法提高該項(xiàng)作業(yè)的整體水平,對整個(gè)巖土工程質(zhì)量帶來了不良影響。

3.3 施工材料的質(zhì)量不過關(guān)

對深基坑支護(hù)作業(yè)進(jìn)行開展的過程中,往往會應(yīng)用較多的人力、物力等,尤其要應(yīng)用一些機(jī)械設(shè)備,有的施工單位由于自身經(jīng)濟(jì)因素的制約,往往會應(yīng)用比較落后的設(shè)備,又或者所使用的施工材料質(zhì)量較差,以此節(jié)約施工成本,雖然,這樣可以能夠?yàn)槭┕挝还?jié)省較多的成本,在短時(shí)間之內(nèi)不會出現(xiàn)質(zhì)量問題,但是,隨著時(shí)間的推移,經(jīng)過巖土工程的不斷應(yīng)用,潛在的質(zhì)量缺陷會逐漸凸顯,質(zhì)量問題也會越來越多,嚴(yán)重影響了工程的經(jīng)濟(jì)效益,甚至?xí)霈F(xiàn)安全事故,進(jìn)而對施工單位的企業(yè)形象以及未來發(fā)展帶來了不良影響,很難樹立施工單位的公信力。

4 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的優(yōu)化過程管理策略

4.1 提高勘探資料的準(zhǔn)確性,做好設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

在設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),要綜合分析土體力學(xué)指標(biāo),這就要求工作人員要保證土體力學(xué)指標(biāo)的準(zhǔn)確性,具體措施則是保證取樣過程的規(guī)范化,使得支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作可以獲得真實(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。在進(jìn)行深基坑開挖作業(yè)時(shí),一旦地質(zhì)情況出現(xiàn)異常,要終止作業(yè),同時(shí)補(bǔ)充勘察工作,以便需要變更設(shè)計(jì)時(shí)能夠有充足的數(shù)據(jù)支持。設(shè)計(jì)人員在正式開始巖土工程中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作之前,需要加強(qiáng)準(zhǔn)備工作。設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行資料的收集,具體包括場地現(xiàn)狀地形圖、地質(zhì)勘察報(bào)告、建筑總平面圖、地下室平面（剖面）圖、建筑基礎(chǔ)及基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)圖,周邊若有建（構(gòu)）筑物或地下管線的還要收集場地周邊建（構(gòu)）筑物的地基基礎(chǔ)圖（包括基礎(chǔ)形式、埋深、平面布置等）以及地下管線的布置圖等,在完成以上資料的收集后,設(shè)計(jì)人員需要對其進(jìn)行分析和理解。首先設(shè)計(jì)人員要了解基坑開挖深度,其次要仔細(xì)研讀地質(zhì)勘查報(bào)告,以便初步了解場地的地質(zhì)分布情況。在此環(huán)節(jié)中,設(shè)計(jì)人員要了解基巖深度、土層的軟硬程度以及土層中是否存在砂層,如果存在砂層、土層較軟弱等情況,這時(shí)就要綜合分析巖土的力學(xué)性質(zhì)。與此同時(shí),設(shè)計(jì)人員還要分析管線資料,掌握管線分布情況,尤其對于1.5～2.0倍的深坑。

4.2 科學(xué)選擇深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)模式及方案

為了提高深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)效果,相關(guān)設(shè)計(jì)人員要科學(xué)制定支護(hù)方案,選擇合理的支護(hù)方法,提高巖土施工效率。這就要求設(shè)計(jì)人員不斷學(xué)習(xí)新型的設(shè)計(jì)理念,避免“拿來主義”,在借鑒其他類似支護(hù)方案時(shí),要結(jié)合實(shí)際施工現(xiàn)狀和巖土勘察數(shù)據(jù),逐步完善和調(diào)整設(shè)計(jì)方案。除此之外還要明確工程要求,對于巖土施工的意義和整體設(shè)計(jì)而言,支護(hù)設(shè)計(jì)是否合理有很大影響,相關(guān)設(shè)計(jì)人員要綜合分析實(shí)際施工情況,了解實(shí)際施工要求,在設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)方案時(shí),要保證巖土施工的安全性和穩(wěn)定性,使得方案設(shè)計(jì)更加完善。除此之外,設(shè)計(jì)人員在制定方案的過程中還要考慮巖土施工存在的不穩(wěn)定因素。為了提高基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的可行性,設(shè)計(jì)人員要進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn),使得設(shè)計(jì)方案能夠保證巖土施工的可靠性與穩(wěn)定性。

4.3 實(shí)現(xiàn)施工工序以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一

深基坑支護(hù)設(shè)計(jì),要結(jié)合工程項(xiàng)目工序的實(shí)際情況,注重與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)有效結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)二者的合理配置。在對深基坑開挖施工工序進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中要堅(jiān)持科學(xué)性的基本原則,合理分化深基坑開挖施工階段,為了保證支護(hù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,需要分兩次進(jìn)行,尤其是在深基坑支護(hù)方式的選擇上要結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,綜合對支護(hù)方式進(jìn)行考慮,以此保證施工的順利進(jìn)行。對深基坑開挖施工進(jìn)行監(jiān)測,并對施工順序進(jìn)行確認(rèn),要從四周開始,逐步向中間推進(jìn)。同時(shí),由于深基坑開挖工作環(huán)境相對復(fù)雜,為保證開挖的效果,要將機(jī)械外挖掘以及人工挖掘有效的結(jié)合在一起。在開挖參數(shù)計(jì)算的環(huán)節(jié)中,要充分結(jié)合土層結(jié)構(gòu)的具體情況,了解土層的性質(zhì),保證深基坑開挖力度的適度性。要做好開挖前期的準(zhǔn)備工作,要將地下水防滲保護(hù)措施應(yīng)用其中,借助該方式來對樁體進(jìn)行保護(hù),防止受到外界因素的干擾,以此從整體上提升深基坑支護(hù)效果。

結(jié)語

總而言之,深基坑工程施工技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程領(lǐng)域中需要得到更多的重視。由于深基坑工程中所包含的學(xué)科和施工工序十分復(fù)雜,為了更好地保證巖土工程深基坑支護(hù)施工又好又快的發(fā)展,需要注意引進(jìn)先進(jìn)的施工設(shè)計(jì)方法,重點(diǎn)把握分析施工過程中實(shí)際需求,并提高深基坑支護(hù)施工綜合設(shè)計(jì)水平,促使深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)能夠滿足巖土工程施工發(fā)展的需求。