基坑支护设计和施工中存在的问题及对策

闫国平 焦庆旺

(中化二建山西华晋岩土工程勘察有限公司,山西 太原 030021)



基坑支护设计和施工中存在的问题及对策

闫国平 焦庆旺

(中化二建山西华晋岩土工程勘察有限公司,山西 太原 030021)

针对建筑基坑支护设计与施工中存在的问题，从更新设计理念、创新支护结构、控制基坑变形等方面，阐述了相应的解决策略，并结合某工程实例，分析了基坑支护设计及施工方案，以确保基坑工程的安全性与经济性。

基坑，支护设计，土方开挖，变形控制

0 引言

近几年来，随着城市建设的不断进行，高层、超高层的建筑越来越多，基坑也在不断加深，目前施工的基坑已超过30 m，受建筑周边环境的限制，对基坑变形的要求也愈加严格，并且基坑支护结构作为建筑基础的一部分也逐渐得到重视。但在基坑支护设计、施工过程中受到各种因素的影响，基坑支护技术的实际应用还存在着一些问题。为确保基坑支护工程的稳定性和安全性并兼顾效益，需要针对基坑支护设计、施工过程中存在的问题进行分析并采取有效的对策来解决存在的问题。

1 建筑基坑支护设计、施工过程中存在的问题

1)现场实际施工条件与设计施工条件偏差过大或不符。

a.在进行建筑基坑支护设计、施工前，需要建设单位提供基坑周边的地下建筑、管线、管道等市政工程的分布情况及对变形的要求。但建设单位一般不愿或不能提供所需的资料，只能由设计人员现场踏勘和搜集，一般不可能搜集完全，潜在风险大。b.在基坑支护工程实际施工过程中，施工单位的现场管理、施工人员盲目相信、推崇自己已有经验，普遍存在不按施工图纸要求，想当然施工，与设计脱离的现象。如搅拌桩的水泥不按照设计要求的配比进行，凭经验添加，往往导致水泥的掺量不足，会造成搅拌桩后期的支护强度不能满足设计要求，极易使止水、隔水措施失效，造成质量事故。分析现场实际施工条件与设计施工条件偏差过大或不符的原因主要有：基坑设计人员的设计欠妥。由于基坑设计是按假定的施工条件设计的，在设计方案中存在不符实际或不妥的地方。如一些设计人员在设计中没有对基坑开挖施工进行空间问题设计，还沿用传统的平面应变模型。基坑施工单位追求施工速度和利润的最大化，在基坑的施工过程中偷工减料、强行赶进度、野蛮施工等，造成在基坑施工过程中质量问题、质量事故频频出现。

2)基坑施工过程中土方超挖、欠挖现象普遍。

基坑支护工程在前期的施工过程中，土方普遍存在着超挖、欠挖现象，这将严重影响下一步基坑支护工程的施工质量。土方施工超挖、欠挖的原因主要是土方现场管理、施工人员管理粗放、不规范施工，即现场管理、施工人员，尤其是机械操作人员的技术水平低、不服从管理、野蛮施工。在土方开挖一段时间后，由于受到现场实际施工条件的限制，施工难度会逐渐增大，如果现场施工人员的技术水平低下或责任心不够，极易出现超挖、欠挖、基坑四周边坡面不平整、坡度过大、顺直度不规则等质量缺陷或事故。这些都可能会加大施工量，影响基坑支护工程的施工进度和施工单位的形象。

3)基坑施工过程中土方开挖与基坑支护不能协调施工。

通常由于土方工程技术含量低，管理较简单，一般由附近村民组织的非专业队伍完成。与之相反，基坑支护的施工由于技术含量和管理水平要求比较高，一般由专业的施工单位完成。在实际施工过程中，这两项工程是会签订2个平行的施工合同，由不同的队伍施工，但这给具体施工带来一定难度。例如土方工程开挖方为赶进度，在管理上比较混乱、土方施工单位不顾及挡土支护施工所需要的工作面，尤其是雨期，留下的操作界面难以进行接下来的基坑支护施工的操作，致使基坑支护施工工期不能按时、按进度进行、影响基坑支护的施工进度。

2 建筑基坑支护存在问题的解决对策及改进措施

2.1 建筑基坑支护设计人员要不断更新设计理念

目前我国并没有形成先进、统一的基坑设计规范，主要还是采用传统的库仑理论或朗肯理论进行相应的计算、设计，基于这些理论计算出来的结果与实际的情况往往相差比较大，不利于施工质量、安全的控制。因此，在今后的建筑基坑支护设计过程中，要形成以施工监测数据为主导，进行动态数据反馈的新设计理念。

2.2 积极创新新型的支护结构、科学的计算方法

随着高层、超高层建筑的不断出现，一些新型支护结构也不断涌现，并应用到实际基坑支护工程中。比如型钢内支撑体系、地下连续墙兼做地下结构外墙等，促进了地下连续墙、连续排桩止水、支护等基坑支护结构的产生。但是对于这些新型基坑支护结构的设计并没有形成统一的设计理论，加强其计算和设计理论的研究，还是一个需要迫切解决的现实问题。

2.3 通过采用新的设计理念来控制基坑的变形

在进行建筑基坑支护工程设计时，通常我们采用的是极限平衡原理，这是一种传统的简单、实用的计算方法。基于这种方法所设计出来的基坑支护结构虽然可以符合支护结构强度上的要求，但不能有效体现支护结构刚度上的要求即变形要求。所以，为避免由于支护结构的刚度失稳而造成基坑事故，应该采用新的设计理念来控制基坑变形、失稳。基坑支护的设计人员应当对基坑变形控制的标准、空间效应的变化造成的荷载变化等问题做进一步的详细研究。

2.4 加强基坑支护技术的总结、归纳

加强对基坑支护技术的总结、归纳，对提高基坑支护设计、施工具有重要作用。众所周知，试验数据的准确性、有效性对科研质量的优劣有直接影响。所以要加强对基坑支护结构变形、内力的监测，积累相关的实测数据。同时归纳、总结不同工程地质条件和水文地质条件下的施工经验，形成不同条件、不同区域内基坑支护设计的地方标准，并把现有的一些定性施工经验形成相应的定量计算方法，提高基坑工程支护设计和施工的质量。

3 工程实例

以太原的某基坑为例对建筑基坑支护设计、施工中存在的问题进行分析。某基坑位于太原市晋源区城中村内，基坑深7.6 m～8.5 m，东西两边临市区干道，其中西侧还有市政管道通过，南距现有住宅楼约不足5.0 m，周围环境复杂，对基坑变形要求严格。该工程包括高层商住楼三栋，2层地下室，地上32层、剪力墙结构，基坑使用期预估半年，基坑安全等级为一级。

基坑支护方案：基坑支护采用一排混凝土灌注桩加两道预应力锚索，桩长为14 m～15.0 m，桩距1.40 m，桩径0.80 m，锚索7φ15.2的钢绞线，锚索长17.0 m～22.0 m，孔径130 mm，混凝土强度等级为C30。

该基坑从设计理论上看，桩锚支护结构形式的安全性是很高的，但实际出现的一些情况应该引起基坑设计、施工者的思考，应提高施工现场的各种因素对基坑支护的影响的重视。

1)基坑施工时恰逢罕见多雨天气、使得已施工支护结构的水平位移不断增大，当水平位移达到11.8 mm时，基坑东西两边的市政道路已出现裂缝。分析原因应该是混凝土灌注桩后土体中有雨水不断渗入，逐步增大的主动土压力使支护结构变形不断加大，造成基坑周边地面变形、下沉，路面裂缝产生。由于路面出现裂缝，从裂缝渗入的雨水汇集到桩后的土体里，仅仅一周时间基坑东西两边水平变形量累计已经达到19 mm，水平位移速率已接近预警速率，对基坑的安全来说是个非常大的威胁，因此可以看出对基坑支护结构来说，地表水的影响必须引起足够重视。不论是支护结构设计时还是后续的土方回填后以及在期间的过程都必须重视水的管理与预控，可考虑注浆止水、水泥搅拌桩等。

2)基坑设计时通过理论计算出的较高的安全系数，但实际东西两侧市政道路边的支护段大量的动荷载作用在支护结构上，又适逢多雨天气，大量雨水渗入，以致该段基坑支护结构存在较大安全隐患，并不存在理论计算上较高的安全系数。所以在基坑支护设计中必须考虑天气情况、临近基坑周边实际的荷载情况。

3)由于原有桩锚支护结构的理论计算(只计算支护结构的稳定性、强度)与支护工程实际情况存在较大的差异，所以下一步的计算方法应考虑变形控制理论。

4)工程实际中桩锚支护结构的工程要超越理论研究，目前指导实践的设计理论越来越凸显它的脆弱，用传统理论的方法分析基坑支护工程事故又十分困难，就提出了对传统的支护结构加大研究的要求，以期望理论的研究能指导工程实践。

4 结语

建筑基坑的设计、施工存在一定的风险，工程地质条件又变化多样，工程建设的管理者应当在结合工程所在地建设经验的基础上，按照一定的要求和理念进行基坑支护工程的设计、施工，根据特定条件下的工程条件和要求进行综合考虑，做出既安全可靠又经济合理的包括支护结构及支护体系内的土方开挖、降水、被动区地基土的加固、监测和环保的整体施工方案。

[1] JGJ 120—2012,建筑基坑支护技术规程[S].

[2] GB 50010—2010,混凝土结构设计规范[S].

[3] 林宗元.岩土工程治理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

design and construction problems and countermeasures

Yan Guoping Jiao Qingwang

(Zhonghua2ndConstructionShanxiHuajinGeotechnicalEngineeringSurveyCo.,Ltd,Taiyuan030021,China)

In light of building foundation support design and construction problems, starting from aspects of renovating design concept, creating support structure and controlling foundation deformation, the paper describes corresponding solving strategies. Combining with engineering examples, it analyzes the foundation support design and construction scheme, with a view to guarantee the foundation engineering safety and economy.

foundation, support design, earthwork excavation, deformation control

1009-6825(2017)09-0072-03

2017-01-16

闫国平(1985- )，男，工程师； 焦庆旺(1981- )，男，高级工程师

TU463

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