岩土施工的深基坑支护设计要点及其施工技术研究

摘 要：当前深基坑支护土方开挖多为单向形式，挖掘覆盖范围受限制，导致荷载比下降。因此本文提出岩土施工的深基坑支护设计要点及其施工技术研究。根据当前的施工要求，首先，简述工程概况，其次，从支护强度设计、支护结构形变或者崩塌控制以及支护结构排水把控3个方面，明确岩土施工深基坑支护设计要点，并进行施工准备及应用数据采集，采用多目标的方式打破挖掘的覆盖范围限制，实现土方多目标开挖处理及朗肯土压力计算。以此为基础，测定深基坑支护结构的稳定性，同时完成对应的边坡修整，最后，采用混凝土喷射及锚杆支护加固设置进行施工。施工结果表明：对测试位置的3个测试阶段进行比对，荷载比可以达到25以上。说明当前设计的深基坑支护结构支撑效果更佳，覆盖范围更广，具有实际的应用价值。

关键词：岩土施工；深基坑；支护设计；支护结构

中图分类号：TU 75" " 文献标志码：A

岩土施工过程很复杂，需要先进的技术与设备支撑，以保证施工质量的稳定性和可靠性[1]。深基坑支护是岩土施工的重要环节，其在保证施工顺利执行、强化质量、提升经济效益方面具有重要作用。岩土工程深基坑支护设计范围广，明确施工要点对保证施工质量尤为关键，因此要考虑复杂的土壤条件、外部环境和人员管控等因素的直接影响[2]。因此，相关人员提出对岩土施工的深基坑支护设计要点及其施工技术进行设计与验证研究。当前岩土工程的支护结构主要是为了加强对基坑土体变形或者失稳情况进行控制，并对深基坑各个位置的荷载值进行测定和辅助分析。基于现有的施工测定和要点，进一步扩大当前的施工覆盖范围，设计更灵活的施工结构，对土体压力、地下水压力等方面进行全面评估和判定，以保证最终施工结果的真实与稳定[3]。此外，施工设计要点需要与当前的施工技术形成关联，关注内部支撑结构的安全性，简化复杂的施工环节，并制定应急预案，避免工程施工事故发生及扩大，保障施工安全和保证经济效益，同时加强深基坑的支护效果。

1 工程概况

本文选定某岩土施工深基坑支护工程作为测试的主要目标对象。工程的绝对标高为88.15 m，基槽的基础深度为20.15m，承接性的开挖深度可控差值在3.25～4.15m为最佳。深基坑开挖处理后，需要保证后侧的支撑基槽在东侧、西侧以及南侧均保持平衡的状态。将深基坑的绝对标高控制在78.05～60.16 m。在深基坑的场地内，在距地表50 m的地层位置进行基础性勘探，并在支护的位置进行标记。

在各测试区间设置一定数量的监测节点，节点之间互相搭接，形成一个循环性的监测环境，便于后续调整施工结构及采集数据信息[4]。当前某岩土施工深基坑支护工程正处于支护施工的阶段，由于外部环境及特定因素的影响，因此部分工程和环节受到阻碍。为解决此问题，针对某岩土施工深基坑支护工程的设计要点及其施工技术进行定向分析与实践性验证[5]。

2 明确岩土施工深基坑支护设计要点

2.1 支护强度设计关键点

岩土施工的强度控制是建设过程中的关键环节。尤其是对深基坑支护的设计辅助来说，更需要严谨地把控支撑结构、内控结构甚至支护搭接结构的强度[6]。与外部环境的压力相比，地下水因素是当前深基坑支护强度控制需要考虑的重要条件。部分工程多是因地下水对支护结构的渗流产生的水压力导致发生深基坑支护事故，这类事故的覆盖范围较广，且存在扩展延伸的趋势，难以在短时间内进行有效控制。因此，必须从多方面提高支护设计的安全强度，以稳定当前的施工环境。要求相关的设计人员在进行深基坑支护设计前，不仅要对深基坑基础性的支护情况和周围的环境进行调查，获取基础性数据和参数后，还需要对附近的水文、土壤、地质和温度等进行勘察，结合数据做出多层级解析验证。

考虑一些地区的水文和地质数据年代久远，与当前的实际情况存在差异，再加上数据变化，导致自身的参考价值大幅度降低，难以为施工人员提供精准、可靠的应用参考数据。面对这种情况，须结合实际的要求重新勘察，及时测算深基坑支护变形量以及结构强度的变动情况，加强支护结构的安全强度。

2.2 支护结构形变或者崩塌控制关键点

支护结构形变或者崩塌控制可以划分为两个阶段，分别是挖土阶段和支护结构形变、崩塌阶段。深基坑支护结构的挖掘深度通常需要大于5.5 m，对挖掘出来的土，也要结合当前的支护需求进行应用调度。在挖土阶段，将施工周期作为单向限制，需要对挖掘体进行计算，并明确支护结构的挖掘面积，尽量避免不合理挖掘导致的坡面坍塌、支构件破坏、地表塌陷等事故，提高施工的稳定性与安全性。在支护结构形变阶段，土体较容易受到外界因素干扰，从而造成巨大隐患。因此，在支护的过程中，要根据建筑的整体要求安装土钉，明确锚杆直径的预期标准，这样可以保证支护钻孔的注浆充盈度，以此来提高支护结构的设计和施工质量。

2.3 支护结构排水把控关键点

排水设定是深基坑支护处理的关键所在，可以进一步保证支护结构的稳定与关联度，从而扩大当前的施工覆盖范围，设计更灵活的施工结构。明确当前的施工位置，建立基坑支护的截水、降水、排水内置结构以及系统。采用管井降水的方式，测定在不同的背景环境下，土层渗透系数以及喷射井点降水量，在此过程中，尽量避免施工危害。除此之外，还需要在深基坑的周围设置辅助框架，一旦出现异常问题，就及时通过止水帷幕的方式进行截水处理。与此同时，还可以通过设置截水沟、挡水沟等措施来强化排水效果，保证排水工作能够及时有效地进行。

3 设计岩土施工深基坑支护施工技术

3.1 施工准备及应用数据采集

在深基坑支护处理前，需要明确当前支护结构的覆盖范围，并对各个位置进行标定，通过节点进行识别与数据采集，采集结果见表1。

根据表1，对施工应用数据进行采集和汇总。然后，基于当前的测试需求，对工程中重难点的位置进行标记处理，并测算初始的安全系数，如公式（1）所示。

（1）

式中：A为初始的安全系数；k为可控覆盖范围；ℑ为转换比；e为支护重合区域；h为加撑深度；v为堆叠面积。结合当前测试，对初始安全系数进行计算，并根据当前测定标准保证施工的过程中的安全标准在可控的范围内。在完成基础性的设置后，需要在主控区域中设置一个辅助性的对撑辅助架，以便后续的支护施工处理。

3.2 土方多目标开挖处理及朗肯土压力计算

土方开挖的施工环节需要结合当前的施工要求进行灵活调整，从而保证最终工程的稳定性，保障安全性。首先，对施工场地进行地质勘察和测量定位，获取基础数据后，明确当前的多位置开挖范围，计算开挖深度，如公式（2）所示。

（2）

式中：P为土方开挖深度；ϕ 为边坡高度；E为边坡可移位值；W为支撑梁面积；π为重叠区域；ρ为基础值。

结合当前测试，对开挖深度进行计算。基于此情况，由上而下、分层分段地进行开挖处理，具体的结构如图1所示。

基于图1，对土方开挖分层分段处理结构进行设计。其次，在此基础上，安装排水装置以及辅助设备，避免地下水以及雨水对开挖位置的侵蚀，降低泥石流、滑坡等情况的发生概率。最后，利用车辆及时将挖掘出来的土方运出施工现场即可。基于当前的施工状态，可以计算朗肯土压力，并将其作为后期支护施工的参考依据。在开挖过程中，支护结构的位移方向和土体移动方向通常是相同的。随着土体挖除，支护结构上的静止土压力会消失，从而达成一种自平衡的极限状态，这时将土压力值称为临界值。此次结合多目标的运算模型，对朗肯土压力值进行计算，具体如公式（3）所示。

（3）

式中：C为朗肯土压力值（临界值）；L为主动土压力系数；μ为土墙高度；O为土方量；υ为土的内摩擦角。结合当前测试，对土压力值（临界值）进行计算，根据该数值的变化，判定此阶段土方挖掘的实际情况和状态，获取初始的施工结果。

3.3 深基坑支护结构稳定性测定及边坡修整

在完成对土方多目标的开挖处理和朗肯土压力计算后，对深基坑支护结构的稳定性进行测定，同时完成对应的边坡调整。支护结构的稳定性受多个因素影响，包括其受力位置、受力情况以及支护结构与土层的嵌固深度。因此为了测定支护结构的稳定性，在深基坑的内侧取边坡圆心，结合圆弧滑动法测定稳定安全系数，并标定最危险滑动面。设置对应的稳定性测定辅助分析条件，即土体为同性质的均质体，支护结构底部为圆弧状，相互作用大小保持一致，考虑土体失稳平面问题和滑动土体形变问题。

根据上述内容设置辅助稳定性分析条件，测定当前支护结构土条之间的推力和剪力情况，并判定多个位置支护结构是否处于稳定的状态。对当前的数据进行比对分析，见表2。

结合表2，对支护结构稳定性数据进行比对分析。需要结合当前的实际施工需求修正和处理边坡，在合力作用线的辅助下，需要在边坡的两端设置辅助架，并将支撑结构搭接在一起，形成一个更稳定的支护框架。

3.4 混凝土喷射及锚杆支护加固设置

对基坑支护结构进行混凝土喷射和锚杆支护设置，实际上起到了平整支护区域、加固支撑框架的作用。结合实际的喷射需求，设置混凝土的混合比例，利用专业的喷射装置对当前的支护结构进行测定，测算当前喷射的密实度，具体过程如公式（4）所示。

（4）

式中：Q为喷射的密实度；κ为围岩覆盖范围；ℜ为喷射面积；θ为承载力；ζ为重复堆叠面积。结合当前测试得出密实度，判定当前支护结构的喷射覆盖情况，保证喷层均匀，不可出现空鼓、开裂等现象，以免影响后续支护搭接。对锚杆支护进行加固处理，明确锚杆的安装角度以及加固方向，具体如图2所示。

结合图2，对锚杆支护加固设置结构进行设计。根据当前情况，选定锚杆支护位置，对稳定性和支撑性进行测定，保证当前的设置稳定，支护结构可以更好地满足岩土施工的要求。

3.5 排水系统安装搭接与后期维护处理

深基坑排水系统是关联整合支护结构的辅助框架，根据深基坑支护结构的覆盖范围及实际情况，判定地下水的类型、流量以及对应的水位等数值。选择关联性和引水效率较高的排水设备，保证在施工过程中系统能够稳定运行。需要定期对排水装置进行维护与修复，清理排水管道内部的沉淀物，随时做好记录和数据的汇总处理。另外，还须制定对应的应急预案，一旦出现排水问题，就须采取措施避免更大的损失和安全隐患。针对岩土施工的深基坑支护结构的后期维护工作，须指派专人负责处理，并设置对应的维护周期，在工程范围内对各环节进行检查与核验处理，及时维护支护结构的和调整位置，为工程后续的工作奠定基础。

4 施工结果分析

结合上述施工测试，在当前的测试位置中，划分6个支护测试区域，并利用专业的设备对荷载值进行测定，计算对应的荷载比值，对得出的测试结果进行对比，见表3。

结合表3，得出以下结论：针对随机选定的6个测试位置的3个测试阶段进行比对，最终得出的荷载比可以达到25以上，说明当前设计的深基坑支护结构支撑效果更佳，覆盖范围更好，具有实际的应用价值。

5 结语

本文讨论了岩土施工中深基坑支护设计要点及其施工技术的设计与实践研究。通过优化和调整内部结构设计、防渗框架、防水措施和安全控制等方面，明确施工的适用范围并标记关键的支护环节和位置，从而完成了岩土施工中深基坑支护设计要点及其施工技术设计。施工结果表明，本文设计的深基坑支护结构支撑效果更佳，覆盖范围更广。这项研究结果可以提高岩土施工中深基坑支护设计的质量和水平，为后续工程提供了参考。

参考文献

[1]程周炳，闫艳艳，唐敏，等.建筑工程施工中深基坑支护施工技术管理研究[J].科技创新与应用，2023，13（29）：177-180.

[2]冯志国.深基坑支护施工技术在土建施工中的应用探究[J].房地产世界，2023（17）：127-129.

[3]李瑞宇.岩土工程基础施工中深基坑支护施工技术的应用[J].四川建材，2023，49（8）：80-82.

[4]王武.岩土施工中的深基坑支护设计要点[J].大众标准化，2022（19）：87-89.

[5]张哲.岩土施工中的深基坑支护设计要点分析[J].砖瓦，2021（6）：175-176.

[6]李贲.钢板桩施工技术在桥梁主墩承台深基坑支护中的应用[J].科学技术创新，2023（22）：162-165.