巖土工程深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)及施工問(wèn)題

鄭俊杰

（廣東省工程勘察院，廣東廣州 510510）

在巖土工程建設(shè)中，深基坑支護(hù)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)可以為高層建筑工程的整體質(zhì)量與安全提供保證，在其設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須深入勘查現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境，以了解現(xiàn)場(chǎng)以及周圍的環(huán)境情況，在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況開展相關(guān)設(shè)計(jì)工作，通過(guò)反復(fù)性的驗(yàn)證、調(diào)整之后，才能收獲一個(gè)穩(wěn)定的、安全性的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，深基坑支護(hù)施工工作也尤為重要，是確保工程項(xiàng)目施工質(zhì)量的關(guān)鍵。所以，在具體工程建設(shè)過(guò)程中，必須以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、科學(xué)的態(tài)度對(duì)待深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的相關(guān)問(wèn)題。

1 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工的重要性

就巖土工程而言，其基坑支護(hù)技能、施工極易受到當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況、支護(hù)架構(gòu)使用時(shí)間以及挖掘厚度等因素的影響，因此相關(guān)人員必須根據(jù)實(shí)際施工情況，考慮需要的支架架構(gòu)，對(duì)深基坑支護(hù)實(shí)施科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制好每個(gè)環(huán)節(jié)，這樣才能為工程質(zhì)量提供保證。當(dāng)前，建筑物之間的距離逐漸縮小，不僅為施工增加了難度，同時(shí)還增加了對(duì)四周環(huán)境的影響，如果依然按照以往的施工技術(shù)，是無(wú)法滿足當(dāng)前的施工要求的，也很難滿足深基坑挖掘、深基坑支護(hù)需要達(dá)到的高度，可能會(huì)伴隨著一系列問(wèn)題的發(fā)生，比如局部安全事故的形成，對(duì)廣大人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅。所以，應(yīng)該對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步完善。

2 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工中的常見問(wèn)題

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)問(wèn)題

土壓力與結(jié)構(gòu)變形、土體自身性質(zhì)都存在著緊密的關(guān)聯(lián)，土壓力是土和擋土二者相互作用下造成的結(jié)果，以往計(jì)算過(guò)程中只會(huì)對(duì)被動(dòng)、靜止以及主動(dòng)這幾種狀態(tài)進(jìn)行考慮，由于支撐、錨桿等因素都會(huì)影響支護(hù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致直接結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形后，即呈現(xiàn)出主動(dòng)土壓力的狀態(tài)，此種狀態(tài)的出現(xiàn)也可能存在于主動(dòng)土壓力、靜止土壓力二者之間，并且伴隨著基坑開挖施工的進(jìn)行而不斷產(chǎn)生。采用朗肯土壓力、庫(kù)倫土壓力的理論都無(wú)法考慮到結(jié)構(gòu)變形造成的影響，如圖1所示，無(wú)法考慮到土壓力在空間上的分布效應(yīng)，無(wú)法考慮到土體流變、固結(jié)以及開挖等擾動(dòng)因素造成的影響。因此，需要從時(shí)間效應(yīng)、空間效應(yīng)的角度開展深入的探究。

圖1 某巖土工程的深基坑支護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)

2.2 基坑土體取樣問(wèn)題

在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開展以前，為了得到合理化的土體物理力學(xué)指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員往往需要到巖土工程項(xiàng)目中，針對(duì)地基土層進(jìn)行取樣及分析，這樣可以為后續(xù)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供重要參考。在開始開挖時(shí)，必須以國(guó)家規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施鉆探取樣，在勘探過(guò)程中為了減少工作量，降低成本，需盡量減少鉆孔的數(shù)量，并且取得的土樣必須具備隨機(jī)性特征。加上地質(zhì)構(gòu)造是比較復(fù)雜的，因此極有可能會(huì)出現(xiàn)所取土樣滿足不了標(biāo)準(zhǔn)要求的情況，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)重偏離實(shí)際情況。

2.3 邊坡修理問(wèn)題

在深基坑支護(hù)工作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)挖掘不夠、過(guò)多挖掘的情況，之所以會(huì)出現(xiàn)此類情況，從根源上來(lái)看主要是由于專業(yè)技術(shù)人員或使用的機(jī)械設(shè)備缺乏嚴(yán)格管理，在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)作業(yè)環(huán)節(jié)缺少深入的、精細(xì)化的監(jiān)督。并且，一些企業(yè)為了加快施工進(jìn)度，在一些以體力為主的項(xiàng)目中會(huì)招用一些臨時(shí)工，這些臨時(shí)工多為缺乏施工經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)民，這些工人由于缺少基本的施工經(jīng)驗(yàn)，在工作中存在比較大的隨意性，很難依照設(shè)計(jì)要求實(shí)施施工，這也是造成設(shè)計(jì)、施工“兩張皮”的重要原因。

2.4 設(shè)計(jì)與施工差異較大

深基坑支護(hù)工作中最為重要的一項(xiàng)工作就是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作直接影響著后續(xù)項(xiàng)目施工是否可以正常實(shí)行。從施工的角度來(lái)說(shuō)，巖土工程面臨著極為復(fù)雜的地質(zhì)情況，這也會(huì)為后續(xù)施工帶來(lái)不利影響，甚至導(dǎo)致一些突發(fā)情況的出現(xiàn)，使設(shè)計(jì)、施工二者面臨著較大差異，同時(shí)還可能會(huì)對(duì)工程建設(shè)最后的質(zhì)量、成效造成不利影響，使其與預(yù)期目標(biāo)產(chǎn)生較大差異。之所以會(huì)出現(xiàn)此類問(wèn)題，根源在于在地質(zhì)條件的差異下，某施工環(huán)節(jié)操作落實(shí)不到位，或者人員缺乏專業(yè)能力和水平，等等。

2.5 土層開挖與邊坡支護(hù)不符合

由于土方開挖的技術(shù)含量比較低，因此組織管理也相對(duì)容易一些。但擋土支護(hù)具有較高的技術(shù)含量，其施工組織、管理相比土方開挖都更為復(fù)雜。因此，一般而言大型工程都會(huì)交由專業(yè)隊(duì)伍完成施工操作，大部分都安排兩個(gè)平行合同。如此一來(lái)，施工過(guò)程中便伴隨著較大的協(xié)調(diào)與管理難度。在這種背景下，為了搶進(jìn)度，難免會(huì)出現(xiàn)施工組織混亂的情況，尤其是在雨季施工，甚至不會(huì)顧及到擋土支護(hù)需要的工作面，為支護(hù)施工留出的操作面很難操作，實(shí)際上要想完成支護(hù)工作也比較困難。而對(duì)地下施工項(xiàng)目而言，由于其資質(zhì)限制的不嚴(yán)格，普遍存在著轉(zhuǎn)包的情況，一些不具備技術(shù)條件的單位，為了追求經(jīng)濟(jì)效益，隨意對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行改動(dòng)，極大地降低了安全度，為險(xiǎn)情發(fā)生埋下了種子。

3 巖土工程深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)及施工的方法路徑

3.1 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

到目前為止，我國(guó)已在深基坑支護(hù)方面積累了大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法上的完善奠定了良好基礎(chǔ)。但是，從其實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工上來(lái)看，現(xiàn)階段我國(guó)依然處于摸索、探討的階段，并且目前我國(guó)尚未形成完善的、統(tǒng)一化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。土壓力分布依然在采用朗肯理論、庫(kù)倫理論確定，支護(hù)樁依然需要利用“等值梁”計(jì)算。以上計(jì)算理論已非常陳舊，采用這些方法計(jì)算出的結(jié)果是與結(jié)構(gòu)受力情況存在很大懸殊的，不僅不安全，也不經(jīng)濟(jì)。所以，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，堅(jiān)決不能再采用以前的結(jié)構(gòu)荷載法，應(yīng)該積極改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，在施工監(jiān)測(cè)為主導(dǎo)建立信息反饋動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)體系。

3.2 做好土體取樣工作

從實(shí)際研究中可以看出，在編制、實(shí)施深基坑勘察方案的過(guò)程中，做好土體取樣工作非常重要。由于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，必須做好土體取樣工作，這樣不僅可以進(jìn)一步提升不同巖土層指標(biāo)的準(zhǔn)確性，同時(shí)還能有效提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。在深基坑支護(hù)施工操作中，為了提升人員工作質(zhì)量，必須做好兩方面工作，一方面是要做好土體取樣工作，另一方面則應(yīng)該提升人員的專業(yè)技能。在工程建設(shè)過(guò)程中，管理人員應(yīng)定期組織施工人員參加專業(yè)培訓(xùn)，這樣他們就可以加深對(duì)深基坑支護(hù)重要性的了解。同時(shí)培訓(xùn)的過(guò)程中還要依據(jù)施工人員情況，為其制定相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)制度，這樣可以幫助他們提升專業(yè)技能，有效確保深基坑支護(hù)的質(zhì)量。

3.3 處理好開挖空間效應(yīng)問(wèn)題

在深基坑支護(hù)工作中，為了處理好空間效應(yīng)的有關(guān)問(wèn)題，施工人員應(yīng)該與設(shè)計(jì)人員充分的溝通，不僅要確保其施工質(zhì)量，同時(shí)還要有效縮短施工周期，以減少對(duì)施工成本的投入。對(duì)空間效應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行妥善處理后，施工人員即可加強(qiáng)對(duì)施工進(jìn)度的掌握。同時(shí)，施工人員的素養(yǎng)與能力對(duì)于巖土工程來(lái)說(shuō)也非常重要，由于工程施工面臨著極為復(fù)雜的情況，如果施工人員的素質(zhì)和能力無(wú)法保證，那么勢(shì)必會(huì)降低支護(hù)的質(zhì)量，還會(huì)對(duì)支護(hù)效果造成不利影響。所以，在巖土工程建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員、施工人員必須與工程的運(yùn)行狀態(tài)相結(jié)合，制定出合理化的設(shè)計(jì)方案來(lái)，以有效減少支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況的發(fā)生。

3.4 選用適合的深基坑支護(hù)技術(shù)

在巖土工程建設(shè)中，合理選擇深基坑支護(hù)技術(shù)，可以使項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工更加便捷。這還需要根據(jù)巖土項(xiàng)目的實(shí)際情況，在深基坑支護(hù)技術(shù)方面加大探索和分析力度，不同的支護(hù)技術(shù)其適用范圍也有所不同，因此在選擇支護(hù)技術(shù)時(shí)，必須綜合考量工程項(xiàng)目的實(shí)際情況。同時(shí)，還要對(duì)深基坑支護(hù)施工中的不同支護(hù)形式加以關(guān)注，比如懸臂支護(hù)、重力式擋土墻支護(hù)、混合支護(hù)等，與以上支護(hù)類型對(duì)應(yīng)的巖土項(xiàng)目也有所不同，所以必須按照具體情況給予嚴(yán)格的選擇。

3.5 全程控制基坑支護(hù)施工質(zhì)量

過(guò)程控制是深基坑施工的重中之重，一旦過(guò)程控制出現(xiàn)了問(wèn)題，要想事后補(bǔ)救是極為困難的，所以必須在過(guò)程控制上下功夫，實(shí)施嚴(yán)格的控制性管理。在開始施工之前，應(yīng)該對(duì)地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)圖、周圍情況等加深了解，在施工過(guò)程中不能隨意更改錨桿的長(zhǎng)度、數(shù)量以及位置，如果發(fā)生了設(shè)計(jì)方案變更，應(yīng)重新通過(guò)專家評(píng)審?；又ёo(hù)、挖土單位之間要緊密配合，在施工過(guò)程中堅(jiān)持分層分段支護(hù)、分層分段開挖的原則。土方開挖順序應(yīng)該與所采用的開挖方法保持一致，減少對(duì)土體擾動(dòng)的范圍，保持對(duì)稱、均衡開挖，利用好開挖過(guò)程中土體自身在控制位移方面的能力。開挖操作完成后，要提醒建設(shè)單位盡快組織進(jìn)行相關(guān)工作，如勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等，及早進(jìn)行地下工程施工，避免基坑長(zhǎng)時(shí)間裸露。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，在巖土工程施工過(guò)程中，要想達(dá)到預(yù)期的支護(hù)成效，必須做好深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工工作，并且重視支護(hù)管理工作，積極總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，采用穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而有效增強(qiáng)土體的承載能力。