礦山巖土工程勘察深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)問題及對(duì)策探討

陳 堅(jiān)，汪 康

（江西省地質(zhì)局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西 南昌 330200）

礦產(chǎn)資源開發(fā)程度的加深是時(shí)代發(fā)展的必然，同時(shí)，隨著開采技術(shù)的逐漸提高，開采過程中的面積和深度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往。其中，表現(xiàn)最明顯的就是深基坑開采工程[1]。與一般的開采施工方式相比，深基坑對(duì)礦山結(jié)構(gòu)的破壞是最嚴(yán)重的，不僅會(huì)打破礦山原本的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)，由于深基坑也會(huì)對(duì)礦山的地表產(chǎn)生巨大改變，因此，原本的承載力會(huì)大大降低，對(duì)于雨水沖刷、浸透，風(fēng)化、腐蝕等外界作用的抵抗能力下降。這就對(duì)深基坑內(nèi)的開采工作帶來了巨大的安全隱患[2]。為了解決該問題，確保開采環(huán)境的安全，關(guān)于深基坑支護(hù)問題的研究逐漸受到關(guān)注。為了提高支護(hù)工程的可靠性，需要結(jié)合礦山的實(shí)際情況以及深基坑的深度、面積等因素對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。但是，由于深基坑開采方式僅在近些年才開始被廣泛應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)階段仍存在一定不足，與實(shí)際的支護(hù)需求存在偏差，導(dǎo)致在投入了大量的人力、物力和財(cái)力后，難以達(dá)到理想的支護(hù)效果，甚至不僅無法提高礦山的安全性，還有由于施工加劇礦山危險(xiǎn)系數(shù)[3]。因此，對(duì)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行深入研究是十分必要。

為此，本文提出礦山巖土工程勘察深基坑設(shè)計(jì)問題及對(duì)策探討這一文章。首先明確了礦山深基坑支護(hù)工程的重要性，以此為基礎(chǔ)，分別從不同角度對(duì)現(xiàn)階段支護(hù)設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出了全面的解決對(duì)策。通過本文的研究，以期為礦山深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)工作提供有價(jià)值的參考，提高支護(hù)措施的有效性。

1 深基坑支護(hù)的重要性

與其他類型的開采施工不同，深基坑的面積、深度、覆蓋范圍都會(huì)隨著開采工作的推進(jìn)而逐漸擴(kuò)大，因此，其所帶來的影響也是持續(xù)變化的。為了應(yīng)對(duì)這種變化對(duì)施工安全的威脅，深基坑支護(hù)工程也是與之同態(tài)變化的。支護(hù)施工以貫穿整個(gè)開采工程的形式，對(duì)不同的安全問題作出個(gè)性化的應(yīng)對(duì)措施，這不僅要求深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)具有更高的針對(duì)性，同時(shí)也要求支護(hù)措施的施工質(zhì)量能夠滿足后期的疊加需求。一旦支護(hù)工程出現(xiàn)問題，導(dǎo)致深基坑坍塌、塌陷時(shí)，會(huì)對(duì)開采的工期產(chǎn)生明顯的影響，同時(shí)，作業(yè)人員的生命安全也將受到極大威脅。由此可看出，深基坑支護(hù)與開采施工的穩(wěn)定進(jìn)行是密切相關(guān)的。除此之外，由于深基坑開挖方式、礦山地質(zhì)條件以及礦山所處位置氣候環(huán)境的差異性，導(dǎo)致基坑支護(hù)設(shè)計(jì)階段需要考慮的因素也相對(duì)較多，這就需要支護(hù)工程設(shè)計(jì)階段要緊密結(jié)合開采的施工進(jìn)展以及相關(guān)不確定因素，對(duì)深基坑的實(shí)際情況進(jìn)行積極的研究和調(diào)查，確保深基坑支護(hù)工程能夠順利實(shí)施。其中，氣候、地質(zhì)對(duì)深基坑支護(hù)工程的長期發(fā)展都將產(chǎn)生直接影響，因此深基坑支護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)階段還需要加強(qiáng)對(duì)該類因素的分析。與此同時(shí)，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的施工階段也要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范和要求進(jìn)行，加強(qiáng)對(duì)細(xì)節(jié)的控制，以此保證施工質(zhì)量。

2 巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)問題分析

不同巖土支護(hù)工程的施工環(huán)境存在較大差異，這種差異就要求設(shè)計(jì)階段不能以統(tǒng)一的模式實(shí)施對(duì)所有深基坑的支護(hù)，同時(shí)由于深基坑支護(hù)涉及地質(zhì)構(gòu)造、水文情況等多項(xiàng)因素，這就對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，而在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，仍存在以下幾個(gè)問題。

2.1 物理力學(xué)參數(shù)應(yīng)用不當(dāng)

深基坑支護(hù)工程作為巖土工程的一類，其應(yīng)用的有效性對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造的依賴性較強(qiáng)，特別是礦山結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)參數(shù)，對(duì)于設(shè)計(jì)階段的指導(dǎo)性作用是非常重要的。但是就現(xiàn)階段的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)而言，在該方面仍存在一定的不足。其主要表現(xiàn)為對(duì)深基坑周圍巖體的應(yīng)力參數(shù)以及深基坑工程實(shí)施后對(duì)礦山整體力學(xué)參數(shù)的變化缺乏分析，導(dǎo)致支護(hù)設(shè)計(jì)中對(duì)參數(shù)選擇不合理、措施應(yīng)用不到位。對(duì)后續(xù)的支撐結(jié)構(gòu)的可靠性產(chǎn)生負(fù)面作用，施工質(zhì)量下降。

2.2 基坑巖土取樣不完整

為確保深基坑支護(hù)的安全性和合理設(shè)計(jì)，對(duì)礦山施工條件進(jìn)行充分的了解是十分必要的，而實(shí)施這項(xiàng)任務(wù)的關(guān)鍵在于對(duì)礦山地表以及深層土壤層的取樣和分析。在現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)中，深基坑內(nèi)部是主要的取樣位置，缺乏對(duì)礦山其他位置的取樣，導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)果完整性較差。同時(shí)，由于在地殼運(yùn)動(dòng)的作用下，礦山不同位置的土層差異化程度不同，因此需要以更加科學(xué)的取樣方式實(shí)施對(duì)深基坑支護(hù)工程實(shí)施環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，以此確保深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用效果。

2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)空間效應(yīng)

大多數(shù)深基坑出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況都是由于空間位移引起的，這是由于在支護(hù)設(shè)計(jì)階段缺乏對(duì)空間位移的考慮，僅以當(dāng)前的礦山和深基坑狀態(tài)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。同時(shí)，隨著開采施工的推進(jìn)，這種空間效應(yīng)在原始深基坑中的存在模式是動(dòng)態(tài)變化的，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)與實(shí)際需求之間的適配性逐漸降低，使最終的支護(hù)質(zhì)量無法達(dá)到預(yù)期效果。因此，在設(shè)計(jì)階段需要充分考慮空間位移對(duì)支護(hù)工程的影響，結(jié)合實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)階段預(yù)留出滿足位移要求的空間。

3 針對(duì)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)問題的解決措施研究

上文已經(jīng)分析了現(xiàn)階段的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中存在的問題以及形成原因，針對(duì)分析結(jié)果，本文提出了以下幾點(diǎn)解決措施。其對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。

圖1 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)問題與措施對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

礦山巖土工程是一項(xiàng)個(gè)性化極強(qiáng)的工程，特別是深基坑支護(hù)工程。與一般類型的建筑工程不同，其不能以統(tǒng)一的模式套用在所有施工環(huán)境中，而是要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)施工設(shè)計(jì)作出針對(duì)性的調(diào)整。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的首要前提就是做好設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備工作，對(duì)施工環(huán)境有充分的了解，為此，施工單位的設(shè)計(jì)人員要深化勘察工作的內(nèi)容。首先，勘察人員具有實(shí)際對(duì)環(huán)境勘察的資質(zhì)，能夠?qū)?shí)際情況作出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，以此避免由于人為因素導(dǎo)致的勘查結(jié)果準(zhǔn)確性較低的問題；其次要提高環(huán)境勘察的全面性，除了基礎(chǔ)的巖土工程條件、地質(zhì)條件、氣候氣象環(huán)境外，還要對(duì)地區(qū)的生態(tài)基礎(chǔ)、人口活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行詳細(xì)了解，以確保支護(hù)設(shè)計(jì)在落實(shí)階段的可行性條件，另外一個(gè)重要的內(nèi)容就是對(duì)礦山的礦產(chǎn)資源分布情況以及對(duì)應(yīng)的開采方案作出詳細(xì)分析，這是為了使支護(hù)設(shè)計(jì)與開采施工之間建立更高的契合度，避免前期的支護(hù)工程對(duì)后期的開采施工產(chǎn)生阻礙；最后，要準(zhǔn)確分析礦山的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，研究其對(duì)之后結(jié)構(gòu)變形作用強(qiáng)度。以此為基礎(chǔ)，開展深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的可靠性。

3.2 加強(qiáng)先進(jìn)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用

深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)階不僅需要全面可靠的施工環(huán)境數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，同時(shí)，也離不開優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在諸多領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了對(duì)原有瓶頸的突破。同樣地，在巖土工程設(shè)計(jì)中也取得了良好的應(yīng)用效果，同時(shí)隨著相關(guān)研究工作的不斷推進(jìn)，先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法不斷出現(xiàn)，這對(duì)于提高深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)可靠性具有十分重要的意義。因此，要在設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)方法的應(yīng)用，綜合已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將方法與理念進(jìn)行合理的融合，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的提升的高效率，確保巖土工程的順利開展。除此之外，也可積極開拓行業(yè)外技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，例如，在對(duì)礦山應(yīng)力情況的分析是一項(xiàng)較為困難的工作，由于其外化表現(xiàn)是微乎其微的，因此直接觀察難度較大而其他方法的周期較長，不具有時(shí)效性，對(duì)設(shè)計(jì)階段的指導(dǎo)性不大。面對(duì)該問題，可以利用合適的觀測(cè)技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化的高精度監(jiān)測(cè)，為設(shè)計(jì)工作提供可靠性依據(jù)。

3.3 提高施工人員專業(yè)能力

要實(shí)現(xiàn)從根本上解決深基坑支護(hù)實(shí)際問題，就必須要從人才能力培養(yǎng)方面作出積極調(diào)整。為此，可以通過引進(jìn)高精尖人才的方式為我國礦山巖土工程設(shè)計(jì)水平的提升和完善助力；其次，要對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)，需要注意的是，考慮到設(shè)計(jì)人員一般已經(jīng)經(jīng)過了較為長期的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，因此培訓(xùn)對(duì)內(nèi)容要避免出現(xiàn)過于基礎(chǔ)性知識(shí)，而是要以先進(jìn)技術(shù)、問題研究和案例分析為主，以此提高設(shè)計(jì)人員對(duì)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)更符合時(shí)代發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)存在的問題有更加明確的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)對(duì)相同或相似問題的有效規(guī)避，提高設(shè)計(jì)的可靠性，另外，對(duì)案例進(jìn)行分析，可以引發(fā)設(shè)計(jì)人員對(duì)支護(hù)工程更多的思考，從第三者的角度對(duì)深基坑支護(hù)的優(yōu)化可能性作出判斷；最后，要注重對(duì)設(shè)計(jì)人員職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，影響支護(hù)設(shè)計(jì)的因素不僅包括能力水平等客觀條件，設(shè)計(jì)這本身對(duì)于設(shè)計(jì)工作的認(rèn)知、以及其工作態(tài)度都會(huì)對(duì)水成果產(chǎn)生直接影響。與其他行業(yè)不同，支護(hù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)化程度較高的工作，各個(gè)細(xì)節(jié)之間關(guān)系緊密，每一個(gè)錯(cuò)誤都可能對(duì)支護(hù)工程的可靠性帶來嚴(yán)重破壞，面對(duì)這樣的工作性質(zhì)，如果設(shè)計(jì)人員無法以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)支護(hù)效果的影響是不可預(yù)計(jì)的。

4 結(jié)語

礦山巖土工程是一項(xiàng)涵蓋范圍廣泛的施工內(nèi)容，設(shè)計(jì)階段的工作是后期施工以及設(shè)計(jì)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，一旦設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)問題，將會(huì)為工程的可靠性帶來極大風(fēng)險(xiǎn)。因此，要確保整個(gè)工程的質(zhì)量，首先要積極探索設(shè)計(jì)上的提升空間，對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)建立更加全面的認(rèn)識(shí)。本文提出礦山巖體工程勘察深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)問題及對(duì)策探討，在明確了深基坑支護(hù)工程重要性的基礎(chǔ)上，分析了深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)存在的問題，并提出了全面、可實(shí)施的解決對(duì)策。通過本文，以期為深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)效果的提升提供參考，為礦山安全提供保障。