基于岩土工程中的深基坑支护设计问题和对策探讨

肖亚鸣（中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队，湖南株洲412000）

基于岩土工程中的深基坑支护设计问题和对策探讨

肖亚鸣（中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队，湖南株洲412000）

随着我国高层建筑不断的增多，深基坑支护技术在高层建筑中得到了广泛应用。近年来，在建筑深基坑开挖以及支护技术应用过程中，引入了一些新技术和新结构，大大提高的建筑施工的质量。然而，在高层建筑建设中，一些开发商为了节约用地，建筑间距比较小，这给基础工程的施工带来了很大的难题，也给周围的施工环境带来很多不利影响。因此，只有科学分析岩土工程深基坑支护中的主要设计问题，并做好应对措施，才能建设出质量达标的深基坑支护工程。

岩土工程；深基坑支护设计；问题；对策

1　岩土工程基坑支护设计存在的问题

1.1岩土工程基坑支护设计结构计算与实际受力要求不符

实践表明，个别深基坑支护工程从其极限平衡理论分析，建筑结构安全系数设计较为科学，但在实际生活中却容易遭到破坏。如果系数较小，难以满足结构设计规范。在我国大多数岩土工程深基坑支护设计项目中，由于深基坑坑壁土体处于动力平衡状态，随着建筑物使用周期不断延长，土体结构会变得松弛，一旦土体结构的密实度降低，就会导致结构裂缝、沉降及不规则位移等工程设计问题出现。

1.2基坑土体取样不完全

在深基坑支护结构设计中，为了获得合理的土的物理力学指标，设计师应该首先对科学抽样的基础土壤分析岩土工程项目，为未来的支护结构设计提供参考。在深基坑开挖过程中，应按照国家的规定进行钻孔取样。为了减少勘探工作，降低工程造价，避免太多的钻井作业。然而，在基坑开挖过程中，设计师的土样是随机的，具有较复杂的地质结构，致使土体不能达到满足要求，从而导致支护结构的设计偏离实际。

1.3岩土工程基坑支护设计时未能明确深基坑边坡堆载

基坑支护后，有些施工方为了便于后期作业或受制于工程场地条件，将水泥、钢筋模板以及混凝土等作业材料堆放于距离基坑边缘约1m的位置，且在浇筑混凝土过程中，将混凝土灌车放置于深基坑上口线位置处，还有大吨位吊车停放于岩土工程基坑边坡坡顶部位。因此，以上不合理的工程结构组织设计，会导致在实际作业过程中引发相关安全事故。一旦基坑边坡所能承受的压力负荷超限，就会引发结构变形、地表开裂甚至坍塌事故。

2　岩土工程中深基坑支护设计实例分析

本工程为我国某地一大型商业高层建筑，工程基坑平面尺寸为140m×75m，该建筑工程地下面积9000m2，此工程为三幢单体结构的建筑，其中两幢设有双层地下室，地下室一层与二层标高分别为-3.85m与-7.65m，此建筑工程的基坑开挖深度为8.56m，基坑局部开挖深度达11.6m；另外一层建筑物设一层地下室，其实际标高4.69m；以下数据为该岩土工程基坑土体结构情况（见表1）。该高层商业建筑物在设计阶段未能按照既定标准进行设计，所以导致上述设计问题出现，故本文需采取科学的措施解决上述问题。

2.1岩土工程基坑支护分区设计

首先，结构设计前经过全面的地质勘察，该工程区域基坑开挖范围属于杂填土及淤泥和黏土、淤泥质黏土等工程地质，且工程场地地下水位属于下层微承压水及上层孔隙水，由于基坑开挖过程中存在弱透水层，因此该工程地质结构非常复杂，需在基坑支护设计时进行科学分区。因该工程项目的土层结构较为均匀，故基坑开挖深度与板底和承台底深度保持一致。如果深基坑周边承台较小，则深基坑开挖深度应与底板标高保持一致；如果深基坑承台较大，则深基坑开挖设计深度应与承台台底标高保持一致。最终经过科学论证，决定将三个不同结构分区的基坑开挖深度分别设计为7.70m、8.30m与9.05m。

表1　该岩土工程深基坑不同土层岩土参数

2.2岩土工程基坑支护结构设计

2.2.1岩土工程基坑支护挡土体系设计

①针对结构分区一，岩土工程基坑支护体系设计深度为7.70m，并利用桩长和桩直径分别为700mm与22.4m的钻孔灌注桩进行深基坑支护设计，桩间距保持在900mm之间；②针对结构分区二，该岩土工程基坑深度设计为8.30m，采用直径和桩长分别为800mm与24m的钻孔灌注桩进行支护设计，桩间距保持在1000mm之内；另外，针对分区三结构，深基坑开挖设计深度须保持在9.05m左右，并利用直径和桩长分别为800mm及26m的钻孔灌注桩进行支护设计，桩间距要保持在1000mm之内，钻孔灌注桩的桩身混凝土实际强度保持在C25左右。

2.2.2岩土工程基坑支护体系设计

利用两道混凝土内支撑进行支护系统设计，支撑面的实际标高分别设计为-6.35m与-1.60m，利用混凝土强度为C30的现浇混凝土现场浇筑深基坑支撑结构。

2.3岩土工程基坑支护结构竖向布置设计

该岩土工程基坑结构竖向支撑布置的目的，是为了有效控制基坑结构中土体的变形及位移情况。与此同时，需对钻孔灌注桩的桩身弯矩值进行分析设计；为了确保挖掘机及运输车辆能够顺利通过，需保证两道支撑间的距离设计合理，同时便于基坑内部作业与换撑作业等。因此，结合这一设计思路，本设计方案共设计48根支撑柱，均利用冲孔灌注桩进行支护结构设计。

3　解决岩土工程深基坑支护中设计问题的有效策略

3.1采用新型的基坑支护设计方法

基坑边坡的变形观测作为深基坑支护工程变形观测的重要环节。在支护工程设计时，我们可以通过对数据进行监测，并对监测结果进行分析，并采取一些有效的处理措施，以控制基坑沉降变形问题。因此，在深基坑支护工程设计过程中，设计人员应确保施工方案的安全性和可靠性。除此之外，对于情况复杂的基坑工程，设计人员可以采用专家论证的形式，以有效的降低工程造价、从根本上保证岩土工程深基坑支护的安全和可靠性。

3.2掌握好先进的支护结构计算方法

近年来，深基坑支护结构已逐步向着综合化的方向发展。也就是说，临时支护结构和永久支护结构的结合，受力结构和水工结构的结合，基坑开挖方法和支护结构的结合逐渐实现。这样，深基坑支护结构的受力越来越复杂，因此需要引入一种新型的支护结构计算方法。此外，考虑支护结构工程是一个系统的、全面的工程开挖，涉及范围广，不仅包括施工技术和施工管理，包括工程地质、水文地质、建筑材料、工程结构等。同时，它是一个综合性的课题，包括材料科学、土力学、水力学和结构力学等。因此，设计者应采用先进的计算方法的支撑结构，合理控制深基坑支护的各个方面，从而保证基坑设计的安全、可靠和经济性。

4　结论

综上所述，岩土工程深基坑支护技术在实际工程作业中发挥着重要作用，在此背景下，人们对岩土工程深基坑支护设计的质量要求越来越高。本文通过理论联系实际的研究方式，重点针对现阶段我国岩土工程基坑支护设计中存在的问题及具体解决措施进行论述，通过设计问题剖析，并结合具体工程地质情况进行结构设计改进与优化。实践结果表明，该建筑工程没有出现类似沉降及结构变形等问题，且相关参数值均控制在合理范围内，所以该设计方案经实践评估具有一定的可行性。

[1]姜 秀.关于深基坑的支护设计与岩土勘察技术探讨[J].黑龙江科技信息，2015，10：257.

[2]王诚东.工程深基坑支护存在的问题以及控制措施[J].建设科技，2015，06：92～93.

[3]李春林.试论岩土工程中基坑支护工程存在的问题及对策[J].黑龙江科技信息，2015，17：257.

[4]姚兵兵.岩土工程深基坑支护存在的问题[J].黑龙江科学，2015，06：75.

TU753

A

2095-2066（2016）31-0107-02

2016-9-16

肖亚鸣（1978-），男，高级工程师，主要从事岩土工程勘察和设计的工作。