深基坑支護設計中常見的問題解析

摘 要：本文論述了深基坑工程是一門實踐性以及綜合性很強的學科，尤其是其支護方案的優劣情況，直接影響到工程進度、工程質量以及工程成本，在整個基坑施工中占有非常重要的地位。但實際中面臨著基坑越來越深的情況，特別是在環保要求越來越高的今天，我們必須得以嚴謹、科學的態度來對待深基坑支護設計問題。文章分析了巖土工程中深基坑支護設計中當前存在的重點問題，并提出了相應的解決方案，希望在以后的深基坑支護設計中不斷總結經驗，提高技術水平，以進一步完善深基坑工程的理論。

關鍵詞：深基坑；支護設計；常見問題

引 言

近年來，伴隨著社會主義經濟建設的迅速發展城市中涌現了大量高層建筑。由于城市地價越來越高，建筑物的拓展空間只有高空以及地下兩個方向開發利用。這種可能對建筑基坑的設計計算施工技術理論提出了更嚴峻的考驗，但是與此同時也推動了深基坑工程設計理論以及施工技術的進步。盡管當前已發展了許多種具有特色且實用的基坑支護方法，但是還有許多深基坑支護設計方案依然不安全或者過于保守導致浪費。如何保證深基坑工程的設計能達到既安全又經濟，已成為當前巖土工程設計人員不得不考慮的問題。筆者將根據自身總結出來的經驗，論述了有關深基坑支護設計過程中仍存在的一些問題并提出處理方案。

1 深基坑支護系統

在城市建筑建設中，由于建筑物密度太大，在建筑深基坑開挖過程中，沒有多余地方供邊坡放坡之用，所有經常依靠于支護手段來確?；A工程的正常開展。需要支護的結構大致有以下幾種形式：

（1）經深層攪拌或高壓噴射而形成的水泥墻。這種支護適用于開挖深度小于6m的基坑，此方法施工過程中噪聲較小，且抗滲能力較強，能夠提高人工降水的效果。

（2）鋼筋混凝土的支護樁。目前這種類型的支護應用非常廣泛，在加設錨桿的情況下可以用于較深的基坑護坡。

（3）拱圈式增體結構。這種方法合理利用了拱式結構受力均勻的特點，可適于開挖深度在10m左右的基坑。

（4）地下連續墻和沉井結構。這種結構的水平剛度相對較大，并且對周圍環境影響小，而且對土層條件適應性強，可以適用于各種深度基坑的開挖，而且還可以做主體結構。

（5）纖維織物袋裝土迭壘、土釘墻等方法。

對于支護結構的選擇必須根據基坑周邊環境、開挖深度、水文地質與工程地質條件等多因素綜合考慮。水平方向上的土壓力是作用在支護結構上的主要承載，另外土壓力大小的確定現在仍沿用以前的土壓力理論來確定，但是由于理論的工程實際與假設條件存在有一定的差別，實現主動以及被動土壓力都與支擋物的位移有直接的關系，且它大小對試驗參數影響也是非常敏感的，所以，要想精準的確定支護系統結構上土壓力的大小是非常困難。

2 設計方案常遇見的問題

2.1 設計依據不夠恰當

在當前的設計方案中，有很大一部分設計方案在設計依據一欄中經常發現一部分已廢止或不恰當的規范仍在延用，此外還有一些地方法規或地方標準的，必須按地方設計標準執行，其中《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-99次之。規范之間的內容或有存在相互矛盾的地方，另外對于設計方案如果能通過之后，現場監理有可能會按照設計依據上提及到的不同規范來要求施工企業，即是從嚴要求。一個比較完整的設計方案必須包括諸如：設計的方案總體描述（設計參數以及采用的什么支護結構等），必須把有可能出現的問題提及到。這既是設計單位技術的體現又是對自己的保護。

2.2 深基坑的安全等級

基坑的安全等級是衡量支護結構和周邊環境對變形的適應能力以及基坑工程對周邊環境可能造成的危害程度的量度，對于一個基坑而言，必須根據周邊環境，將整個工程合理的分成多個區進行分區處理，然后再根據每個區塊的情況，將基坑側壁分為多個安全等級，力爭做到對基坑規劃做到更加合理經濟。

2.3 確保基坑周圍環境足夠完善

當前有許多基坑周邊環境的條件不夠完善，尤其是周邊建筑物（構筑物）的基礎型式，距離基坑的距離、管線的類型、走向、埋深等。

2.4 基坑設計中技術與經濟問題

基坑設計方案沒有絕對的對錯之分，基坑設計只有越接近極限平衡狀態越好。任何設計方案只是一個失效概率問題，沒有絕對的最佳方案。這就要求我們設計人員在方案設計中高度重視基坑支護檢測結果，監測單位不斷反饋的數據，就能積累到一些經驗。基坑支護方案往往做不到技術、經濟同時兼顧，如果工程沒有資金方面的壓力的話，對于任何一個工程單位來說都能夠做，對于臨時工程（基坑工程）來說，業主是非常重視資金方面的投入，經常不愿意投過多的資金，很多業主把基坑支護設計做到“搖而不倒”的境界，雖然這是不可能做到，但是業主必須得深刻地認識到基坑支護工程的重要性與必要性。根據基坑工程安全等級，選用合理的系數來進行計算。

3 計算書中常遇見的問題

3.1 水泥土重力式格擋墻

水泥土重力式擋墻在深基坑圍護工程中，是一種較為經濟的方案，該支護結構形式具有工程造價低、工期短、止水性好等優點，不需要另外設置止水帷幕。但是是泥土重力式格擋墻的缺點也存在，其要求基坑開挖深度不能太大，否則就會降低其經濟效益。在地下水位較高的軟土地區，用水泥土支護墻的基坑開挖深度一般不宜超過7m。當基坑開挖深度在5m以下時，才能獲得比較好的技術經濟效果。

3.2 土釘墻

（1）土釘墻的設計參數與實際操作無法實施或者參數超規范，例如土釘墻噴射混凝土的厚度不大于80mm，內力折減系數不大于0.8，水灰比不小于0.5，再或者最下面一排的土釘距離基坑底部小于了0.5m。這些都屬于設計參數超規范，造成實際操作無法實現，

（2）在土釘墻坡頂設置了排水溝。這一點也最好不要做，如果迫不得已要做也得離基坑坡頂稍微遠一些或者在基坑的底部。這主要是因為任何一種基坑支護型式都會造成基底發生變形，當在坡頂設置了排水溝的時候，由于土釘墻的支護結構的變形量比較大，經常在坡頂會出現裂縫，把磚砌排水（截）溝給拉裂開來，這樣的話如果溝中有水就會通過坡頂的縫隙滲漏至土壓力區，進而加速基坑發生變形，這樣對于整個基坑是非常不利的。

（3）在土釘端部必須有錨頭詳圖，最好在土釘端部設縱橫向井字筋和加強筋，使混凝土殼形成一個整體面板，這樣能承受更大的壓力。

3.3 地下水的處理

地下水控制是基坑工程中的一個難點，其主要受到兩個方面的影響，既土質和地下水位的影響，這就導致了開挖方法超聲很大的差異。地下水位較高時，作用在支護工程結構上的壓力相對較大，致使支護結構變形量相對較大，非常容易造成流砂現象、地下水流量、流速較大嚴重時還會產生坍塌基坑現象。針對這類問題，一個非常重要的舉措是可以采用全止水式結構，在支護設計時可以使用深層攪拌樁等坑內采用管井降水或地基加固等措施提高土體的耐壓強度，增加土體抗管涌、抗流砂的能力、抗承壓水，最大可能的減少對圍護體的側壓力，進而提高基坑施工的安全度，必要時還得采取坑內、坑外降水措施，增建排水設施。

3.4 錨 桿

（1）錨桿的鎖定值與設計不匹配，如果鎖定值小，那么允許的變形值就大，鎖定值最好取錨桿的受拉值的0.35～0.65倍。

（2）錨桿所配置的鋼筋或者鋼鉸線和荷載不太相符，就會很容易超出錨桿的承載基礎，就導致了錨桿不能完全承受了基坑壓力。

3.5 其 它

（1）施工組織設計經常缺少應急預案以及監測方案后者預警值不合理，另外一個基坑的安全等級是不同的，對于不同的環境應該采用不同的基坑安全等級。

（2對于監測點布置不夠合理，按要求基坑的監測點最好放在同一個剖面上，如內力、位移等，這樣更有利于實際分析和比較。

（3）在當期基坑支護設計方法尚無成熟就開始用以計算基坑周圍的土體變形，在施工中必須通過準確及時的監測，科學指導基坑開挖和支護，面對突發問題及時采取應急措施，避免或最大程度減輕破壞性的后果。

（4）差異性地面沉降存在于基坑開挖過程中，產生的地面沉降一般表現為以下幾個方面：第一種是地下水疏干所產生的差異性地面沉降，第二種是因為護坡設施的側向變形所造成的地面沉降，最后基坑涌砂引起地面變形尤其是在地下水豐富的地段。另外基坑開挖工程會導致地下水形成相當大的水勢差，造成含水的粉砂層，細砂層等具有更大的向基坑涌出的趨勢，在止水帷幕失效或由于降水未達到設計要求的時候，會由于過大的水頭壓力而造成涌砂的現象。造成結果就是基坑邊坡失穩以及基坑周邊的地面產生嚴重的凹陷變形，因此就要求基坑監測的單位人員及時監測及時上報監測數據以便于指導施工。另外，值得我們注意的是，假如在基坑開挖深度內沒有揭露出含水的砂層，不會產生涌砂，也不可以認為地面變形的現象不會發生，事實上，大量的基坑隆起，所造成的后果與涌砂的結果是極其相似的。

4 結束語

深基坑地基土的類型、地下水位的高低和周邊環境等均是深基坑的支護結構選型時必須考慮的一些極其重要的因素。假如支護結構型式選擇合理，那么就可以做到整個基坑和周邊建筑物安全、牢固、可靠，并且可以帶來相當可觀的社會與經濟效益；但是如果由于經驗不足或者其他各種原因造成支護結構型式選取不恰當，不僅會危害基坑和周邊建筑物的安全，并且還會影響整個周邊環境，因此，今后深基坑工程發展的必然的一個趨勢就是怎樣才能使支護結構選型更加的合理和恰當。

參考文獻

[1]何家趾，董建忠.深基坑支護結構設計及存在的問題研究.四川建材，2007：（3）.

[2]巫東輝，林再石.有關深基坑支護設計與施工的相關問題分析.建材與裝飾（中旬刊），2008：（6）.

[3]崔江余，梁仁旺編著.深基坑支護設計計算與施工.中國建材工業出版社，1999.

作者簡介：孫曉斌（1981-），男，畢業于太原理工大學，土木工程專業，工程師，主要從事結構設計工作。