巖土施工的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其施工技術(shù)研究

摘 要：當(dāng)前深基坑支護(hù)土方開挖多為單向形式，挖掘覆蓋范圍受限制，導(dǎo)致荷載比下降。因此本文提出巖土施工的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其施工技術(shù)研究。根據(jù)當(dāng)前的施工要求，首先，簡(jiǎn)述工程概況，其次，從支護(hù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)形變或者崩塌控制以及支護(hù)結(jié)構(gòu)排水把控3個(gè)方面，明確巖土施工深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并進(jìn)行施工準(zhǔn)備及應(yīng)用數(shù)據(jù)采集，采用多目標(biāo)的方式打破挖掘的覆蓋范圍限制，實(shí)現(xiàn)土方多目標(biāo)開挖處理及朗肯土壓力計(jì)算。以此為基礎(chǔ)，測(cè)定深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)完成對(duì)應(yīng)的邊坡修整，最后，采用混凝土噴射及錨桿支護(hù)加固設(shè)置進(jìn)行施工。施工結(jié)果表明：對(duì)測(cè)試位置的3個(gè)測(cè)試階段進(jìn)行比對(duì)，荷載比可以達(dá)到25以上。說(shuō)明當(dāng)前設(shè)計(jì)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐效果更佳，覆蓋范圍更廣，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：巖土施工；深基坑；支護(hù)設(shè)計(jì)；支護(hù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TU 75" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

巖土施工過(guò)程很復(fù)雜，需要先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備支撐，以保證施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性[1]。深基坑支護(hù)是巖土施工的重要環(huán)節(jié)，其在保證施工順利執(zhí)行、強(qiáng)化質(zhì)量、提升經(jīng)濟(jì)效益方面具有重要作用。巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)范圍廣，明確施工要點(diǎn)對(duì)保證施工質(zhì)量尤為關(guān)鍵，因此要考慮復(fù)雜的土壤條件、外部環(huán)境和人員管控等因素的直接影響[2]。因此，相關(guān)人員提出對(duì)巖土施工的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其施工技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與驗(yàn)證研究。當(dāng)前巖土工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是為了加強(qiáng)對(duì)基坑土體變形或者失穩(wěn)情況進(jìn)行控制，并對(duì)深基坑各個(gè)位置的荷載值進(jìn)行測(cè)定和輔助分析?；诂F(xiàn)有的施工測(cè)定和要點(diǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)大當(dāng)前的施工覆蓋范圍，設(shè)計(jì)更靈活的施工結(jié)構(gòu)，對(duì)土體壓力、地下水壓力等方面進(jìn)行全面評(píng)估和判定，以保證最終施工結(jié)果的真實(shí)與穩(wěn)定[3]。此外，施工設(shè)計(jì)要點(diǎn)需要與當(dāng)前的施工技術(shù)形成關(guān)聯(lián)，關(guān)注內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的安全性，簡(jiǎn)化復(fù)雜的施工環(huán)節(jié)，并制定應(yīng)急預(yù)案，避免工程施工事故發(fā)生及擴(kuò)大，保障施工安全和保證經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)加強(qiáng)深基坑的支護(hù)效果。

1 工程概況

本文選定某巖土施工深基坑支護(hù)工程作為測(cè)試的主要目標(biāo)對(duì)象。工程的絕對(duì)標(biāo)高為88.15 m，基槽的基礎(chǔ)深度為20.15m，承接性的開挖深度可控差值在3.25～4.15m為最佳。深基坑開挖處理后，需要保證后側(cè)的支撐基槽在東側(cè)、西側(cè)以及南側(cè)均保持平衡的狀態(tài)。將深基坑的絕對(duì)標(biāo)高控制在78.05～60.16 m。在深基坑的場(chǎng)地內(nèi)，在距地表50 m的地層位置進(jìn)行基礎(chǔ)性勘探，并在支護(hù)的位置進(jìn)行標(biāo)記。

在各測(cè)試區(qū)間設(shè)置一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間互相搭接，形成一個(gè)循環(huán)性的監(jiān)測(cè)環(huán)境，便于后續(xù)調(diào)整施工結(jié)構(gòu)及采集數(shù)據(jù)信息[4]。當(dāng)前某巖土施工深基坑支護(hù)工程正處于支護(hù)施工的階段，由于外部環(huán)境及特定因素的影響，因此部分工程和環(huán)節(jié)受到阻礙。為解決此問(wèn)題，針對(duì)某巖土施工深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其施工技術(shù)進(jìn)行定向分析與實(shí)踐性驗(yàn)證[5]。

2 明確巖土施工深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 支護(hù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

巖土施工的強(qiáng)度控制是建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。尤其是對(duì)深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)輔助來(lái)說(shuō)，更需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匕芽刂谓Y(jié)構(gòu)、內(nèi)控結(jié)構(gòu)甚至支護(hù)搭接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度[6]。與外部環(huán)境的壓力相比，地下水因素是當(dāng)前深基坑支護(hù)強(qiáng)度控制需要考慮的重要條件。部分工程多是因地下水對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的滲流產(chǎn)生的水壓力導(dǎo)致發(fā)生深基坑支護(hù)事故，這類事故的覆蓋范圍較廣，且存在擴(kuò)展延伸的趨勢(shì)，難以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有效控制。因此，必須從多方面提高支護(hù)設(shè)計(jì)的安全強(qiáng)度，以穩(wěn)定當(dāng)前的施工環(huán)境。要求相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)前，不僅要對(duì)深基坑基礎(chǔ)性的支護(hù)情況和周圍的環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，獲取基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)和參數(shù)后，還需要對(duì)附近的水文、土壤、地質(zhì)和溫度等進(jìn)行勘察，結(jié)合數(shù)據(jù)做出多層級(jí)解析驗(yàn)證。

考慮一些地區(qū)的水文和地質(zhì)數(shù)據(jù)年代久遠(yuǎn)，與當(dāng)前的實(shí)際情況存在差異，再加上數(shù)據(jù)變化，導(dǎo)致自身的參考價(jià)值大幅度降低，難以為施工人員提供精準(zhǔn)、可靠的應(yīng)用參考數(shù)據(jù)。面對(duì)這種情況，須結(jié)合實(shí)際的要求重新勘察，及時(shí)測(cè)算深基坑支護(hù)變形量以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的變動(dòng)情況，加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全強(qiáng)度。

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)形變或者崩塌控制關(guān)鍵點(diǎn)

支護(hù)結(jié)構(gòu)形變或者崩塌控制可以劃分為兩個(gè)階段，分別是挖土階段和支護(hù)結(jié)構(gòu)形變、崩塌階段。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的挖掘深度通常需要大于5.5 m，對(duì)挖掘出來(lái)的土，也要結(jié)合當(dāng)前的支護(hù)需求進(jìn)行應(yīng)用調(diào)度。在挖土階段，將施工周期作為單向限制，需要對(duì)挖掘體進(jìn)行計(jì)算，并明確支護(hù)結(jié)構(gòu)的挖掘面積，盡量避免不合理挖掘?qū)е碌钠旅嫣?、支?gòu)件破壞、地表塌陷等事故，提高施工的穩(wěn)定性與安全性。在支護(hù)結(jié)構(gòu)形變階段，土體較容易受到外界因素干擾，從而造成巨大隱患。因此，在支護(hù)的過(guò)程中，要根據(jù)建筑的整體要求安裝土釘，明確錨桿直徑的預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以保證支護(hù)鉆孔的注漿充盈度，以此來(lái)提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。

2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)排水把控關(guān)鍵點(diǎn)

排水設(shè)定是深基坑支護(hù)處理的關(guān)鍵所在，可以進(jìn)一步保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與關(guān)聯(lián)度，從而擴(kuò)大當(dāng)前的施工覆蓋范圍，設(shè)計(jì)更靈活的施工結(jié)構(gòu)。明確當(dāng)前的施工位置，建立基坑支護(hù)的截水、降水、排水內(nèi)置結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)。采用管井降水的方式，測(cè)定在不同的背景環(huán)境下，土層滲透系數(shù)以及噴射井點(diǎn)降水量，在此過(guò)程中，盡量避免施工危害。除此之外，還需要在深基坑的周圍設(shè)置輔助框架，一旦出現(xiàn)異常問(wèn)題，就及時(shí)通過(guò)止水帷幕的方式進(jìn)行截水處理。與此同時(shí)，還可以通過(guò)設(shè)置截水溝、擋水溝等措施來(lái)強(qiáng)化排水效果，保證排水工作能夠及時(shí)有效地進(jìn)行。

3 設(shè)計(jì)巖土施工深基坑支護(hù)施工技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備及應(yīng)用數(shù)據(jù)采集

在深基坑支護(hù)處理前，需要明確當(dāng)前支護(hù)結(jié)構(gòu)的覆蓋范圍，并對(duì)各個(gè)位置進(jìn)行標(biāo)定，通過(guò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別與數(shù)據(jù)采集，采集結(jié)果見表1。

根據(jù)表1，對(duì)施工應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和匯總。然后，基于當(dāng)前的測(cè)試需求，對(duì)工程中重難點(diǎn)的位置進(jìn)行標(biāo)記處理，并測(cè)算初始的安全系數(shù)，如公式（1）所示。

（1）

式中：A為初始的安全系數(shù)；k為可控覆蓋范圍；?為轉(zhuǎn)換比；e為支護(hù)重合區(qū)域；h為加撐深度；v為堆疊面積。結(jié)合當(dāng)前測(cè)試，對(duì)初始安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)當(dāng)前測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)保證施工的過(guò)程中的安全標(biāo)準(zhǔn)在可控的范圍內(nèi)。在完成基礎(chǔ)性的設(shè)置后，需要在主控區(qū)域中設(shè)置一個(gè)輔助性的對(duì)撐輔助架，以便后續(xù)的支護(hù)施工處理。

3.2 土方多目標(biāo)開挖處理及朗肯土壓力計(jì)算

土方開挖的施工環(huán)節(jié)需要結(jié)合當(dāng)前的施工要求進(jìn)行靈活調(diào)整，從而保證最終工程的穩(wěn)定性，保障安全性。首先，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行地質(zhì)勘察和測(cè)量定位，獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，明確當(dāng)前的多位置開挖范圍，計(jì)算開挖深度，如公式（2）所示。

（2）

式中：P為土方開挖深度；? 為邊坡高度；E為邊坡可移位值；W為支撐梁面積；π為重疊區(qū)域；ρ為基礎(chǔ)值。

結(jié)合當(dāng)前測(cè)試，對(duì)開挖深度進(jìn)行計(jì)算?；诖饲闆r，由上而下、分層分段地進(jìn)行開挖處理，具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

基于圖1，對(duì)土方開挖分層分段處理結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次，在此基礎(chǔ)上，安裝排水裝置以及輔助設(shè)備，避免地下水以及雨水對(duì)開挖位置的侵蝕，降低泥石流、滑坡等情況的發(fā)生概率。最后，利用車輛及時(shí)將挖掘出來(lái)的土方運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)即可?；诋?dāng)前的施工狀態(tài)，可以計(jì)算朗肯土壓力，并將其作為后期支護(hù)施工的參考依據(jù)。在開挖過(guò)程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移方向和土體移動(dòng)方向通常是相同的。隨著土體挖除，支護(hù)結(jié)構(gòu)上的靜止土壓力會(huì)消失，從而達(dá)成一種自平衡的極限狀態(tài)，這時(shí)將土壓力值稱為臨界值。此次結(jié)合多目標(biāo)的運(yùn)算模型，對(duì)朗肯土壓力值進(jìn)行計(jì)算，具體如公式（3）所示。

（3）

式中：C為朗肯土壓力值（臨界值）；L為主動(dòng)土壓力系數(shù)；μ為土墻高度；O為土方量；υ為土的內(nèi)摩擦角。結(jié)合當(dāng)前測(cè)試，對(duì)土壓力值（臨界值）進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)該數(shù)值的變化，判定此階段土方挖掘的實(shí)際情況和狀態(tài)，獲取初始的施工結(jié)果。

3.3 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性測(cè)定及邊坡修整

在完成對(duì)土方多目標(biāo)的開挖處理和朗肯土壓力計(jì)算后，對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)完成對(duì)應(yīng)的邊坡調(diào)整。支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受多個(gè)因素影響，包括其受力位置、受力情況以及支護(hù)結(jié)構(gòu)與土層的嵌固深度。因此為了測(cè)定支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在深基坑的內(nèi)側(cè)取邊坡圓心，結(jié)合圓弧滑動(dòng)法測(cè)定穩(wěn)定安全系數(shù)，并標(biāo)定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。設(shè)置對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性測(cè)定輔助分析條件，即土體為同性質(zhì)的均質(zhì)體，支護(hù)結(jié)構(gòu)底部為圓弧狀，相互作用大小保持一致，考慮土體失穩(wěn)平面問(wèn)題和滑動(dòng)土體形變問(wèn)題。

根據(jù)上述內(nèi)容設(shè)置輔助穩(wěn)定性分析條件，測(cè)定當(dāng)前支護(hù)結(jié)構(gòu)土條之間的推力和剪力情況，并判定多個(gè)位置支護(hù)結(jié)構(gòu)是否處于穩(wěn)定的狀態(tài)。對(duì)當(dāng)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，見表2。

結(jié)合表2，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。需要結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際施工需求修正和處理邊坡，在合力作用線的輔助下，需要在邊坡的兩端設(shè)置輔助架，并將支撐結(jié)構(gòu)搭接在一起，形成一個(gè)更穩(wěn)定的支護(hù)框架。

3.4 混凝土噴射及錨桿支護(hù)加固設(shè)置

對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行混凝土噴射和錨桿支護(hù)設(shè)置，實(shí)際上起到了平整支護(hù)區(qū)域、加固支撐框架的作用。結(jié)合實(shí)際的噴射需求，設(shè)置混凝土的混合比例，利用專業(yè)的噴射裝置對(duì)當(dāng)前的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)算當(dāng)前噴射的密實(shí)度，具體過(guò)程如公式（4）所示。

（4）

式中：Q為噴射的密實(shí)度；κ為圍巖覆蓋范圍；?為噴射面積；θ為承載力；ζ為重復(fù)堆疊面積。結(jié)合當(dāng)前測(cè)試得出密實(shí)度，判定當(dāng)前支護(hù)結(jié)構(gòu)的噴射覆蓋情況，保證噴層均勻，不可出現(xiàn)空鼓、開裂等現(xiàn)象，以免影響后續(xù)支護(hù)搭接。對(duì)錨桿支護(hù)進(jìn)行加固處理，明確錨桿的安裝角度以及加固方向，具體如圖2所示。

結(jié)合圖2，對(duì)錨桿支護(hù)加固設(shè)置結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)當(dāng)前情況，選定錨桿支護(hù)位置，對(duì)穩(wěn)定性和支撐性進(jìn)行測(cè)定，保證當(dāng)前的設(shè)置穩(wěn)定，支護(hù)結(jié)構(gòu)可以更好地滿足巖土施工的要求。

3.5 排水系統(tǒng)安裝搭接與后期維護(hù)處理

深基坑排水系統(tǒng)是關(guān)聯(lián)整合支護(hù)結(jié)構(gòu)的輔助框架，根據(jù)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的覆蓋范圍及實(shí)際情況，判定地下水的類型、流量以及對(duì)應(yīng)的水位等數(shù)值。選擇關(guān)聯(lián)性和引水效率較高的排水設(shè)備，保證在施工過(guò)程中系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。需要定期對(duì)排水裝置進(jìn)行維護(hù)與修復(fù)，清理排水管道內(nèi)部的沉淀物，隨時(shí)做好記錄和數(shù)據(jù)的匯總處理。另外，還須制定對(duì)應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，一旦出現(xiàn)排水問(wèn)題，就須采取措施避免更大的損失和安全隱患。針對(duì)巖土施工的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的后期維護(hù)工作，須指派專人負(fù)責(zé)處理，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的維護(hù)周期，在工程范圍內(nèi)對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查與核驗(yàn)處理，及時(shí)維護(hù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的和調(diào)整位置，為工程后續(xù)的工作奠定基礎(chǔ)。

4 施工結(jié)果分析

結(jié)合上述施工測(cè)試，在當(dāng)前的測(cè)試位置中，劃分6個(gè)支護(hù)測(cè)試區(qū)域，并利用專業(yè)的設(shè)備對(duì)荷載值進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算對(duì)應(yīng)的荷載比值，對(duì)得出的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，見表3。

結(jié)合表3，得出以下結(jié)論：針對(duì)隨機(jī)選定的6個(gè)測(cè)試位置的3個(gè)測(cè)試階段進(jìn)行比對(duì)，最終得出的荷載比可以達(dá)到25以上，說(shuō)明當(dāng)前設(shè)計(jì)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐效果更佳，覆蓋范圍更好，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

本文討論了巖土施工中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其施工技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究。通過(guò)優(yōu)化和調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防滲框架、防水措施和安全控制等方面，明確施工的適用范圍并標(biāo)記關(guān)鍵的支護(hù)環(huán)節(jié)和位置，從而完成了巖土施工中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其施工技術(shù)設(shè)計(jì)。施工結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐效果更佳，覆蓋范圍更廣。這項(xiàng)研究結(jié)果可以提高巖土施工中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，為后續(xù)工程提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]程周炳，閆艷艷，唐敏，等.建筑工程施工中深基坑支護(hù)施工技術(shù)管理研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2023，13（29）：177-180.

[2]馮志國(guó).深基坑支護(hù)施工技術(shù)在土建施工中的應(yīng)用探究[J].房地產(chǎn)世界，2023（17）：127-129.

[3]李瑞宇.巖土工程基礎(chǔ)施工中深基坑支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用[J].四川建材，2023，49（8）：80-82.

[4]王武.巖土施工中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2022（19）：87-89.

[5]張哲.巖土施工中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].磚瓦，2021（6）：175-176.

[6]李賁.鋼板樁施工技術(shù)在橋梁主墩承臺(tái)深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2023（22）：162-165.