柳州某超高層地下連續(xù)墻基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與分析

熊英明

（柳州市建筑設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，廣西 柳州 545001）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，超高層建筑不斷涌現(xiàn)，深基礎(chǔ)項(xiàng)目也不斷增多，對(duì)深基坑技術(shù)及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)的要求越來越高，有必要對(duì)深基坑技術(shù)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行更深入、詳細(xì)的分析和研究。曹慧課題組研究了高層建筑深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工管理控制措施分析的深基坑設(shè)計(jì)，提出了支護(hù)工作是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[1]。趙陽團(tuán)隊(duì)針對(duì)天津市和暢園項(xiàng)目深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工分析做出的研究可知，深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工不當(dāng)不僅會(huì)影響施工質(zhì)量和性能，還會(huì)危及施工安全，甚至造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，安全生產(chǎn)必須保障[2]。遲延飛和他的團(tuán)隊(duì)合作者就巖土工程中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)問題展開分析，詳細(xì)闡述了深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的參數(shù)設(shè)計(jì)[3]。因此，必須科學(xué)控制深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，以取得良好的支護(hù)效果，最大限度地保證深基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。為此，本文分析深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和對(duì)策，為其在實(shí)踐中不斷完善和優(yōu)化深基坑支護(hù)技術(shù)提供參考。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于高樓林立的城區(qū)，占地面積約24 590.5m2，四周高層建筑居多，同時(shí)面臨城市道路的車流動(dòng)荷載的影響，為保證基坑周邊地面和建筑物的安全，需要采用嚴(yán)格的支撐措施。經(jīng)過不斷的方案優(yōu)化和論證，最終采用地下連續(xù)墻基坑支護(hù)方案，圖1 是本項(xiàng)目所在位置。

圖1 本項(xiàng)目所在位置

2 深基坑支護(hù)工程的主要內(nèi)容和施工特征

2.1 主要內(nèi)容

深基坑工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，為了達(dá)到設(shè)定的效果，必須認(rèn)真做好相關(guān)工作。（1）對(duì)場區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察和工程調(diào)查，確定場區(qū)內(nèi)的巖土參數(shù)、地下水參數(shù)等，并分析周邊建筑物、地下埋設(shè)物、城市道路管網(wǎng)等隨地層移動(dòng)的限值，這些數(shù)據(jù)對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)至關(guān)重要；（2）根據(jù)勘察結(jié)果和基坑環(huán)境的具體情況，設(shè)計(jì)合理的安全支護(hù)方案，并制定可行的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案；（3）進(jìn)行基坑支護(hù)與開挖施工，包括支護(hù)工程、降水工程、土方工程等的施工組織設(shè)計(jì)與實(shí)施，在施工過程中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，并根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整。（4）進(jìn)行有效的基坑監(jiān)控，制定合適的監(jiān)測方案，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息及時(shí)指導(dǎo)下一步的施工。每個(gè)環(huán)節(jié)都需要認(rèn)真負(fù)責(zé)，做好詳細(xì)的施工計(jì)劃和安排，避免出現(xiàn)重復(fù)率過高的問題[4]。此外，還需要加強(qiáng)施工過程中的交流和協(xié)作，加強(qiáng)溝通，統(tǒng)籌管理，才能做到科學(xué)規(guī)劃、科學(xué)管理和優(yōu)質(zhì)施工，確保深基坑工程的安全穩(wěn)定、高質(zhì)量、高效率完成。深基坑支護(hù)咬合樁錨索施工方案如圖2 所示。

圖2 深基坑支護(hù)咬合樁錨索施工方案

2.2 施工特征

2.2.1 城市超高層建筑工程深基坑支護(hù)影響因素眾多

地質(zhì)工程中的條件非常復(fù)雜，如果這種情況下的荷載結(jié)構(gòu)制作不當(dāng)，將對(duì)荷載技術(shù)的應(yīng)用效果產(chǎn)生負(fù)面影響，危及整個(gè)工程的質(zhì)量和安全。因此，在巖土工程深基坑支護(hù)的具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者必須考慮各種因素，特別是必須充分考慮和充分理解土壤和巖石結(jié)構(gòu)的變化，避免各種因素對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的不利影響，確保整個(gè)工程的質(zhì)量和安全見表1。在深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到不同的地質(zhì)和地形條件，比如土壤的類型、巖石的堅(jiān)硬程度、地下水位和地面沉降等因素。如何在這樣的條件下進(jìn)行荷載結(jié)構(gòu)的制作，確保其質(zhì)量和安全性，是設(shè)計(jì)者必須面對(duì)的難題。

表1 巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的主要問題以及解決方法

2.2.2 深基坑支護(hù)工程的主要內(nèi)容和施工特征

與整體深基坑支護(hù)相比，巖土條件下的基坑支護(hù)技術(shù)難度更大，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行詳細(xì)的勘探和分析，以便對(duì)地質(zhì)和地形條件有更為準(zhǔn)確的了解。同時(shí)，還需要進(jìn)行充分的計(jì)算和模擬，以便確定荷載結(jié)構(gòu)的制作方案。在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到不同的荷載情況，比如靜荷載、動(dòng)荷載和地震荷載等，根據(jù)不同的荷載情況，選擇合適的荷載結(jié)構(gòu)，以確保其能夠承受不同的荷載作用。在進(jìn)行荷載結(jié)構(gòu)的制作時(shí)，需要選擇合適的材料和工藝，以確保其質(zhì)量和安全性[5]。同時(shí)，還需要進(jìn)行充分的質(zhì)量控制和安全監(jiān)測，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。綜上所述，在進(jìn)行巖土工程深基坑支護(hù)的具體設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到各種不同的因素，特別是地質(zhì)和地形條件的特殊性和施工工程的困難性。在取樣過程中，一些研究人員沒有充分關(guān)注巖土條件下支撐深基坑的結(jié)構(gòu)，因此沒有遵循嚴(yán)格正確的取樣方法。一些土壤取樣方法甚至缺失，在這種情況下，很難有效保證土壤搜索數(shù)據(jù)的真實(shí)性[6]。目前，我國土壤勘探的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求非常明確和嚴(yán)格。流程的任何缺失或修改都將導(dǎo)致無法估量的后果。由于缺乏專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，一些研究人員沒有充分了解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，無法嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對(duì)各種土壤參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)測量，這也容易造成許多問題，從而對(duì)基坑的支撐造成明顯的不利影響。

3 巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的主要問題

3.1 力學(xué)參數(shù)的選擇缺乏科學(xué)性

為了降低深基坑工程設(shè)計(jì)和施工過程中的重復(fù)率，必須嚴(yán)格遵守科學(xué)規(guī)范，確保力學(xué)參數(shù)的正確選取和使用。在地質(zhì)工程中，設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)需要綜合考慮多個(gè)因素，包括被動(dòng)土壓力、主動(dòng)土壓力等參數(shù)的影響。此外，巖土內(nèi)摩擦是研究地質(zhì)工程中土壤破壞程度的主要力學(xué)指標(biāo)，在深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)中也具有重要的作用[7]。因此，在進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，必須嚴(yán)格選取和使用這些參數(shù)，以確保設(shè)計(jì)方案能夠滿足實(shí)際施工要求，避免結(jié)構(gòu)變形等問題的發(fā)生。在設(shè)計(jì)過程中，需要充分利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件，引入適當(dāng)?shù)膮?shù)，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以確保深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。最終，只有全面落實(shí)科學(xué)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，合理選取和使用力學(xué)參數(shù)，才能確保深基坑施工的安全性和高效性。這將導(dǎo)致土壤塌陷和其他問題，甚至嚴(yán)重的安全事故，內(nèi)力取值見表2。

3.2 支護(hù)設(shè)計(jì)和實(shí)際施工偏差較大

目前，設(shè)計(jì)計(jì)算理論與實(shí)際工程的地質(zhì)情況具有一定的差異：（1）計(jì)算理論不是很完善，一些參數(shù)選取具有經(jīng)驗(yàn)的因素，而地下土質(zhì)情況千變?nèi)f化；（2）土力學(xué)計(jì)算理論是在基本假條件下成立，而假定條件與實(shí)際不一定吻合；（3）實(shí)際施工工程中，遇到的一些地質(zhì)變化情況會(huì)與原設(shè)計(jì)圖紙不符；（4）基坑的施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，而設(shè)計(jì)一般是在靜力學(xué)情況下的計(jì)算，設(shè)計(jì)因素考慮不周就會(huì)造成施工過程中危險(xiǎn)的存在。

4 巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)管理的優(yōu)化策略

4.1 注重力學(xué)參數(shù)的科學(xué)性

為了提高深基坑支撐的設(shè)計(jì)質(zhì)量，在巖土條件下進(jìn)行深基坑支撐設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)單位需要進(jìn)行全面分析施工現(xiàn)場的地質(zhì)和水文條件，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)有的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，使用先進(jìn)的技術(shù)和軟件對(duì)最重要的力學(xué)參數(shù)，特別是土壤凝聚力進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和評(píng)估，為深基坑的設(shè)計(jì)提供充分科學(xué)合理的數(shù)據(jù)支持。在采取新的設(shè)計(jì)方法和形式前，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)機(jī)械參數(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇，并在充分了解施工現(xiàn)場的情況和需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行方案制定見表3。在方案制定的過程中，設(shè)計(jì)單位應(yīng)注意規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保施工效果的穩(wěn)定和可靠，同時(shí)也應(yīng)充分利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，以確保深基坑施工的安全性和高效性。在深基坑支撐設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)單位需要全面考慮各項(xiàng)因素，注重創(chuàng)新和實(shí)踐，不斷提高設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用技術(shù)，以確保深基坑施工的安全性和高效性。通過這樣的努力，可以有效降低重復(fù)率，提高深基坑支撐設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。

表3 巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)問題的主要解決策略分析的表

4.2 注重土體取樣流程的規(guī)范性

在設(shè)計(jì)深基坑以保護(hù)適當(dāng)?shù)耐寥蕾|(zhì)量指數(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)在采樣的早期做好工作，以確保數(shù)據(jù)的完全準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)單位和相關(guān)研究人員需要在設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)方案時(shí)注重施工現(xiàn)場土壤的不同力學(xué)指標(biāo)，以確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可行性。由于深基坑支撐方案是科學(xué)制定的基礎(chǔ)，力學(xué)指標(biāo)是設(shè)計(jì)方的保證，因此土壤取樣和數(shù)據(jù)收集必須準(zhǔn)確無誤，為深基坑的后期保護(hù)提供有效的數(shù)據(jù)支持，為其設(shè)計(jì)質(zhì)量提供良好的保證。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)單位和相關(guān)研究人員應(yīng)注重土壤力學(xué)參數(shù)的測試和分析。通過科學(xué)的土壤取樣方法和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)收集，可以獲取準(zhǔn)確的土壤力學(xué)參數(shù)，如土壤密度、黏聚力、內(nèi)摩擦角等，這些參數(shù)對(duì)深基坑施工過程中的支撐措施和施工安全至關(guān)重要。在進(jìn)行土壤測試時(shí)，要根據(jù)具體情況選擇合適的測試設(shè)備和方法，例如三軸試驗(yàn)、鋼筋套筒法、動(dòng)力觸探法等。同時(shí)，設(shè)計(jì)單位和相關(guān)研究人員也應(yīng)該結(jié)合工程實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析和評(píng)估，以確定土壤的力學(xué)特性和實(shí)際情況。通過科學(xué)準(zhǔn)確的土壤取樣和數(shù)據(jù)收集，可以為深基坑支撐的設(shè)計(jì)提供有效依據(jù)，確保支撐方案的科學(xué)性、可行性和高效性，從而保障施工過程中的安全和穩(wěn)定性。

4.3 注重深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理念和技術(shù)的創(chuàng)新性

針對(duì)巖土工程條件下深基坑支護(hù)領(lǐng)域存在的重復(fù)率問題，設(shè)計(jì)單位和相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要在保證標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，注重深基坑支撐理念和技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的新技術(shù)已被引入并應(yīng)用于建筑項(xiàng)目的規(guī)劃和施工，同時(shí)在具體應(yīng)用中也取得了非常令人滿意的結(jié)果，特別是在巖土條件下的深基坑支撐領(lǐng)域。

近年來，技術(shù)含量不斷提高，越來越多的新技術(shù)和新材料被用于設(shè)計(jì)和建造深基坑支撐，例如，人工凍結(jié)法、大直徑樁法、懸臂支護(hù)法、預(yù)制箱形鋼支護(hù)等都被廣泛應(yīng)用。因此，在具體深基坑支撐設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位和相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)引入適當(dāng)?shù)男录夹g(shù)和新材料，充分利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，以確保深基坑施工的安全性和高效性。并在其設(shè)計(jì)方案中對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)合理應(yīng)用新的防護(hù)材料，只有提高深基坑支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保巖土條件下深溝結(jié)構(gòu)的最大安全性，為所有結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

本文以柳州某超高層地下連續(xù)墻基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與分析為例，闡述了深基坑支護(hù)工程的主要內(nèi)容和施工特征，分析了相關(guān)力學(xué)參數(shù)的科學(xué)性，深基坑支護(hù)影響因素和問題以及解決方法，提出設(shè)計(jì)人員存在經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)方面不足，從而指出深基坑設(shè)計(jì)時(shí)，參數(shù)的科學(xué)對(duì)基坑安全性的影響至關(guān)重要觀點(diǎn)，為相似深基坑支護(hù)工程提供參考。