岩土工程中的深基坑支护设计问题和对策探析

许振巍 徐新力

温州设计集团有限公司 浙江 温州 325000

引言

深基坑支护设计施工的目的是加固岩土工程的地质结构，并达到环境保护的效果，但传统深基坑支护方式已不能满足当前岩土工程支护施工的要求，甚至还会在设计过程中遇到一系列的问题。对此，需全面分析工程属性，创新深基坑支护技术，制定科学且具有可行性的设计方案，以强化岩土工程设计效果。

1 岩土工程中深基坑支护设计常见的问题

1.1 力学参数选择不合理

岩土工程极易受到地质以及地貌等影响，对此，在开展工程深基坑支护设计施工时，需结合工程现场实际情况合理调整并优化设计方案。以某工程为例，其占地面积约为26970.846m2，其中建筑面积共计123820m2，地上与地下面积分别为63970m2、59850m2。开展该工程设计施工时，就需进行相应的力学分析，明确工程附近的地质情况，找出影响土体力学的参数，比如黏聚力、含水率等。若设计人员忽视该项工作，将会在工程投入施工后，无法准确计算出土压力，增大施工人员的作业难度，还会影响支护结构类型的选择，无法在短时间内确定最终的施工工艺。

1.2 设计和实际差异较大

岩土工程中，将深基坑的支护压力与挡土墙压力进行对比可以发现，二者存在显著的区别，但现阶段在土压力理论方面的指导仍有所欠缺，因此，开展岩土工程深基坑支护设计作业时，通常会采用较为传统的理论计算方式，导致设计与真实情况存在误差。

尽管在应用传统土压力理论计算时，设计人员会凭借多年的设计经验对计算出来的结果加以适当修正，确保其满足实际设计标准，但该项工作在实施过程中会遇到一系列的挑战，且操作较为复杂，若未始终依托于工程实际，忽视或没有全面勘测深基坑附近地质条件、地面荷载等，极易在设计施工完成后，引发变形差异，再次增大了设计与实际之间的差异性[1]。

1.3 基坑边坡堆载不明确

完成岩土工程支护结构设立施工后，需严格控制深基坑的边坡堆载力，同样以上述工程为例，其明确规定基坑开挖边线2m区间内严禁堆放物品，即使是在2m以外，也需控制地面荷载力在10kPa左右，该工程北侧烟囱设定的荷载力为100kPa，现场周边建筑基础的地面荷载约为15kPa。但在实际施工中，支护人员为了便利后续施工，将所需使用的施工设备以及车辆放置在基坑周围，导致浇筑施工以及安装塔吊施工时引发基坑坍塌事故，即使在第一时间对其进行修整并加固，久而久之，还会使其承重能力受到影响，增大了后续施工、投入使用后深基坑变形、坍塌的风险。

1.4 基坑空间效应的问题

空间效应问题是基坑开挖施工期间常遇到的问题之一，所列举的工程中，其现场地面标高为2.5～3.0m，计算深基坑开挖深度时，需依托于基础承台垫层底，得出开挖深度为8.5～18.9m。对此，开挖与之相对应的深基坑时，需科学处理开挖基坑空间，确保开挖效应同工程支护设计标准相一致。但为了实现该目的，设计人员就需严格遵循支护原则对深基坑支护结构进行调整，以此起到节约空间资源的作用。

2 解决岩土工程深基坑支护设计问题的有效措施

2.1 做好资料收集与现场勘测工作

支护设计作业人员需先做好收集施工现场资料并完成各项勘测工作后，方可开展支护设计施工。收集资料时，主要将工程地形图、地质勘察报告等作为开展设计施工的前提。若岩土工程周边存在建筑物，或地下布有管线，设计人员还需综合分析地基地形图纸以及地下管线布设图纸，如果工程所处的地理环境以及地质条件复杂，则需要向建设方索要物探图。完成资料收集后，还需对所收集的资料进行分类并整理，在此过程中，应落实四项工作：其一，计算或测量基坑底开挖的标高，以此为基础，大致确定基坑侧面的开挖深度；其二，全面勘察施工现场，根据实际情况，决定是否开展放坡施工；其三，详细阅读并分析地质勘探报告中的各项数据，明确基坑附近土质的分布情况，尤其是沙砾层、软土层等。同时还需对土层的标贯击数进行全面检查，以此确定该区域的岩土力学性质；其四，充分分析与管线分布相关的图纸资料，掌握不同部位的管线布设情况，尤其是1.5～2.0倍坑深管线的具体分布。

完成上述资料收集作业后，便可以开展施工现场勘测作业，岩土工程深基坑支护设计施工中，现场勘探起着极为重要的作用，直接决定了后续支护施工的效果。但当前很多设计人员未认识到该项工作的重要性，仅仅通过观察场地地形图的方式作为支护设计工作的依据，无法对岩土工程实际情况进行深入了解，致使设计出的支护方案不具备科学性与参考性。为了避免上述问题的发生，就要求设计人员严格落实现场勘探工作，以保证所设计的施工方案具有较强的针对性，并重视四项工作的开展：首先，充分借助收集到的施工资料，进一步明确现场实际情况，以此确定放坡施工是否开展；其次，对工程周边的建筑结构以及现场工程情况进行全面勘察，若发现建筑存在裂缝或其他质量问题，则应在第一时间告知建设方以及业主，勘测期间需做好各项数据的记录，对于特殊区域还需拍照作为留底依据。再次，对作业现场的地形进行检查，并将其与建设方所提供的地形图纸进行比对，将不一致的部位做好标记并与建设方进一步确认，以便于后续地形修整与测量作业的开展；最后，对岩土工程施工现场进行全方位的勘探，根据收集到的场地地形图、岩土地质勘探报告等资料，对地质的变化情况加以判断，为设计方案的完善与优化提供依据[2]。

2.2 为岩土工程合理选择支护形式

基坑支护设计时施工时，需格外重视对地质以及地形条件的全方位测量，确定地基土层的类型与基坑含水量。实际设计作业期间，应先判断岩土附近土体的稳定性，如达到相关要求则可以开展后续的施工，但需做好放坡工作，以保证其深度也能够达到施工标准，促使深基坑支护整体质量得以提升。若所采用的支护形式无法满足深基坑支护要求，便需结合多种支护形式，针对实际情况选择最优的施工方式。岩土工程中，常见的深基坑支护形式有三种：其一，支撑系统，该种支护形式主要涉及型钢组合支撑、钢筋混凝土支撑等，应用目的是避免深基坑发生位移。其二，挡土系统，按照工程作业要求，借助该种支护形式开展设计工作，可以有效缓解深基坑的承载压力，系统中主要有钢筋混凝土桩、水泥搅拌桩等。其三，挡水系统，开展设计工作时，需依托于施工现场的水文条件进行，以此避免基坑渗水问题，促使深基坑安全性得以保障。

2.3 科学应用深基坑支护施工技术

支护设计人员需掌握深基坑实际情况，为工程选择合适的支护结构形式，现如今，多样化的深基坑支护技术被广泛应用于各类岩土工程中，主要包括三种：首先，地下连续墙支护技术，通过使用该技术可以有效提高深基坑的防水防渗性，同时还能避免基坑发生沉降。先深入研究设计图纸确定深基坑的挖掘点，借助先进的设备开展基坑槽段挖掘施工，再将所挖槽段进行相互连接，向沟槽内安置钢筋笼，并完成混凝土浇筑施工，以此构建出一个具备多种性能的地下连续墙。其次，灌注桩支护技术，能够从整体上提高深基坑支护质量，但该种支护技术在使用时会有多种弊端。借助灌注桩支护形式开展支护作业时，需应用钻机设备，同时还需搭配泥浆护壁才可以完成支护设计施工，而泥浆排除施工会严重影响生态环境。最后，土钉墙支护技术，该类支护形式能够极大程度地提高边坡的稳定性，还可以节约施工成本，因其这一优势而被广泛应用[3]。

2.4 加强工程建设期间的管理力度

良好且有效的管理能够实现岩土工程有序并顺利进行，还可以对深基坑支护设计施工的质量与安全提供保障。因此，支护施工过程中，支护人员需积极与设计人员就设计图纸进行沟通，针对作业过程中涉及的技术应用需细致探讨，严禁一方独自完成该项工作，促使各方的监督职能与施工专业素养得以充分发挥。此外，相关部门也需参与到深基坑支护设计工程监管中，有效规避设计期间各类问题的发生，为岩土支护工程质量提供保障。施工过程中也可以采取第三方监管的方式，邀请具备权威性的第三方监测机构实时监管深基坑支护设计进度，确保施工安全且有序进行，规避一系列安全事故的发生，同时还能起到提高作业效率的作用。

2.5 明确土质部分压力的计算方式

岩土工程深基坑支护设计施工过程中，极易受到基坑支护变形的影响，而变形类型可以细化为两种，即基坑边坡变形以及基坑附近建筑变形。当发生变形时，对其所产生的数据进行收集并分析，能够直观地明确基坑内部的真实情况以及存在的问题。对问题的产生原因加以分析，结合分析结果制定出可行性的问题处理方案，以此保证深基坑支护设计施工的质量。同时，支护设计人员还需明确并严格遵守设计流程，选用科学的施工工艺与技术综合评估基坑边坡的变形情况。比如，实际设计施工中，可以借助圆弧滑动法确定基坑周边土质区域的稳定系数Fs，表达式为：

此外还有瑞典条分法、Janbu法等均可以用来计算土压力，但所使用的计算方法不同，得到的计算结果也会不同。因此，为了保证计算结果的准确性，可以同时采用多种计算方式对土压力进行计算，以保证支护设计的可靠性。同时，支护设计人员还需树立科学且先进的深基坑支护设计理念，现阶段，我国仍未颁布有关于岩土工程基坑支护设计的相关标准，开展设计工作时，也仅依赖于朗肯理论，计算土压力时，一般会使用较为传统的等值梁法进行，不仅无法保证计算结果的精准度，还极大程度地增加了支护设计成本，因此，设计人员需不断完善相关理论以及规范。加大支护设计施工现场的监管力度，针对设计过程中遇到的问题或隐藏的风险，需结合实际制定相应的处理方案，并做好每日巡查工作，力求深基坑支护设计施工高效且高质量完成[4]。

3 结束语

深基坑支护设计是实现岩土工程顺利且有序施工的重要保障，开展支护施工时，设计人员须下到现场，科学落实工程资料收集、实地勘测等准备工作，分析勘测结果以及施工现场实际情况，优化深基坑支护设计，还需加大对工程施工现场的管控，以此从根本上提高支护设计施工的安全性、可行性与稳定性。