浅析建筑基坑工程的动态设计

刘天祥

江苏中石建筑设计有限公司 江苏 南通 226100

基坑施工在现实生活当中是比较常见的一项技术，而合理运用基坑技术能够帮助施工单位按照建设施工需求来完成建设施工。对于现代建筑而言，在现代科技的推动和支撑下，有越来越多新技术、新理论运用在建筑施工当中，并且取得了良好的效果。在建筑基坑工程当中，运用动态设计，能够达在安全和经济中找到一个较好的平衡点。

1 工程概述

某地大型商业建筑位于市中心发达地区，距离周边已建的小区、市政管线很近，且本商业项目采用3层地下结构满足停车需求。建筑项目地下部分需要采用深基坑作为支护来辅助施工，设计基坑的深度为15m。在当前项目施工当中，根据当地的水文地质资料，地区历史最高洪水位接近地面，由于距离周边重要建构筑物的距离很近，对基坑变形控制要求极高，本工程基坑设计采用内支撑、止水帷幕配合回灌等技术手段[1]。

2 设计依据与原则

2.1 设计依据

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012)、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/111-98）、《钢结构设计规范》（GB50017-2017）、《建筑基坑工程监测技术标准》（GB50497-2019）等规范开展技术设计工作。

2.2 支护方案设计

由于土方开挖、基坑降水、天气变化、地质运动等种种因素，其实作用在支档结构上的水土压力并非常数，是随着实际条件的改变而不断变换的动态数值，而通常情况的基坑设计并未考虑由于外界条件的变化导致设计的安全系数的不确定性。本文从作用在支档结构上外侧的水土压力变化来分析动态设计的重要性。

本工程基坑采用逆作法施工，在未开挖及降水时，就进行了围护桩的施工，此时作用在支档结构两侧的水土压力是大小相等，方向相反的。在随着实际条件的改变，相关计算参数发生了很大的变化，若不能考虑全面，很有可能造成设计事故[2]。

设计参数概述：基坑深度15m，支档结构配合止水帷幕长20m，其中地面下有两层土，第一层粉土夹粉质黏土（局部互层状态），地面下0～10m，渗透系数2x10-4cm/s，c=0kpa，φ=15度，饱和重度为17.5kN/m3；第二层粉砂夹粉土，地面下10-22m，渗透系数8x10-4cm/s，c=0kpa，φ=35度，饱和重度为18.5kN/m3。渗透路径长取25m，按主动状态计算水土压力。

状态1：渗流状态（水位降至坑底时）

基坑支档结构外侧水土压力分析，水位降至坑底时，假定第一层内水头损失为Δh1，第二层为Δh2，根据垂直渗透规律，得式1：Δh1+Δh2=15，式2：k1Δh1/L1=k2Δh2/L2，联立解得Δh1=10.9m，Δh2=4.1m，根据朗肯土压力理论，采用水土分算计算得作用在支档结构外侧的水土压力合力为1420N/m。

状态2：地震工况下（假定层1与层2都成液化状态）

液化状态下，层1与层2等同于液态，采用水压力计算方法，计算得作用在支档结构外侧的水土压力合力为3550kN/m。

状态3：暴雨工况下（假定坑内水位为坑底以上5m）

根据垂直渗透规律计算，联立Δh1+Δh2=10，k1Δh1/L1=k2Δh2/L2，解得Δh1=7.28m，Δh2=2.72m，根据朗肯土压力理论采用水土分算计算得作用在支档结构外侧的水土压力合力为1793kN/m。

以上三种工况下，作用于支档结构外侧的水土压力的合力从1420kN/m上升至3550kN/m，若考虑不周可能导致设计安全系数过低。实际施工情况下，由于施工方案安排，天气、地质条件改变带来的不确定性，会给固定思维模式下的设计带来巨大的影响[3]。

3 结束语

我们在从事相关基坑工作的工作时，要全面考虑工程在设计施工时可能发生的情况，灵活合理地利用现有设计规范和设计工具，研究基坑工程事故背后的规律，采用动态设计的思维，找出设计核心重点，确保工程安全。