關(guān)于深基坑支護設(shè)計的探討

【摘要】深基坑工程的支護結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了基坑工程的安全性和經(jīng)濟性。深基坑的護壁，不僅要求保證基坑內(nèi)正常作業(yè)安全，而且要防止基坑及坑外土體移動，保證基坑附近建筑物、道路、管線的正常運行。各地通過工程實踐與科研，在基坑支護理論與技術(shù)上都有了進一步的發(fā)展。本文就深基坑支護設(shè)計研究的現(xiàn)狀就行了探討，并分析了設(shè)計中存在的問題。

【關(guān)鍵詞】深基坑；支護設(shè)計；探討

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，城市建設(shè)步伐也在不斷加快，伴隨而來的是城市建設(shè)用地日益減少，現(xiàn)在已受到政府和社會各界的廣泛關(guān)注。目前，城市建設(shè)的發(fā)展越來越重視地下空間的開發(fā)和利用，高層建筑地下結(jié)構(gòu)越來越深，坡度越來越陡，并且很多深基坑邊坡緊鄰現(xiàn)有建筑物，由此而引發(fā)諸多的環(huán)境巖土工程問題及工程事故，不僅危及工程安全，造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失而且影響城市道路交通、供電供氣、通訊等，引起社會不安。因此，深基坑的支護設(shè)計與施工成為了高層建筑突顯的一個技術(shù)熱點和難點。

1、深基坑工程現(xiàn)狀分析

1.1、深基坑設(shè)計在城市發(fā)展中變得越來越重要

近年來，城市中的建筑密度隨著城市現(xiàn)代化的推進而增大，隨著高層建筑的不斷興建，深基坑開挖支護問題日益突出，地下空間的利用也變得尤為重要。地鐵，是一個城市更進一步的標志性宏偉工程。如今無錫也加入到了地鐵的新建中，想要在如此多的高樓大廈中打通時空的便捷的地下通道，不得不為此接受嚴峻的考驗。

1.2、基坑越挖越深

住宅樓旁邊“見縫插針”建高樓，開挖的深基坑令不少居民擔心已有建筑的安全問題。基坑越挖越深，面積也越來越大，最深的為地下三層，面積達到10萬平方米以上。或為了使用方便，或因為地皮昂貴，或為了符合城管規(guī)定及人防需要，建筑投資者不得不向地下發(fā)展。現(xiàn)在在大城市、沿海地區(qū)尤其是特區(qū)，地下3～4層已很尋常，5～6層也有。因此基坑深度多在10～16m間，在20m左右的也為數(shù)不少。因而深基坑開挖支護及對鄰近建筑、道路及設(shè)施的影響日益為工程師們所關(guān)注，研究開發(fā)出許多好的措施。但是基坑開挖深度越來越深，開挖環(huán)境日益復(fù)雜，設(shè)計及施工人員經(jīng)常遇到新的問題及新的挑戰(zhàn)，從而使基坑工程的成功率降低。事故發(fā)生率更高。

1.3、基坑周圍環(huán)境復(fù)雜

隨著城市化的發(fā)展，對深基坑的設(shè)計支護要求越來越高，有些在重要高層和超高層建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并緊靠重要市政公路。而此處原有建筑結(jié)構(gòu)陳舊，地上與地下管線密布。因此，對于專業(yè)人員的技術(shù)要求也更高，基坑開挖不僅要保證基坑本身的穩(wěn)定，也要保證周圍的建筑物和構(gòu)筑物不受破壞。

1.4、基坑支護方法眾多

諸如人工挖孔樁，預(yù)制樁，深層攪拌樁，鋼板樁，地下連續(xù)墻，內(nèi)支撐，各種樁、板、墻、管、撐同錨桿聯(lián)合支護，此外還有錨釘墻等。

1.5、基坑工程的風險性大

基坑工程的成功率較低，一旦基坑支護失效，常造成鄰近房屋、地下管線及道路的開裂，引發(fā)工程糾紛，甚至出現(xiàn)嚴重的破壞，造成重大的經(jīng)濟損失及人員的傷亡。

2、深基坑支護設(shè)計中存在的問題探討

2.1、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中土體的物理力學(xué)參數(shù)選擇不當

深基坑支護結(jié)構(gòu)所承擔的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質(zhì)情況多變且十分復(fù)雜，要精確地計算土壓力目前還十分困難，至今仍在采用庫倫公式或朗肯公式。關(guān)于土體物理參數(shù)的選擇是一個非常復(fù)雜的問題，尤其是在深基坑開挖后，含水率、內(nèi)摩擦角和粘聚力三個參數(shù)是可變值，很難準確計算出支護結(jié)構(gòu)的實際受力。在深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果對地基土體的物理力學(xué)參數(shù)取值不準，將對設(shè)計的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。土力學(xué)試驗數(shù)據(jù)表明：內(nèi)磨擦角值相差5°，其產(chǎn)生的主動土壓力不同；原土體的內(nèi)凝聚力與開挖后土體的內(nèi)凝聚力，則差別更大。施工工藝和支護結(jié)構(gòu)形式不同，對土體的物理力學(xué)參數(shù)的選擇也有很大影響。

2.2、基坑土體的取樣具有不完全性

在深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，必須對地基土層進行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學(xué)指標，為支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計提拱可靠的依據(jù)。一般在深基坑開挖區(qū)域內(nèi)，按國家規(guī)范的要求進行鉆探取樣。為減少勘探的工作量和降低工程造價，不可能鉆孔過多。因此，所取得的土樣具有一定的隨機性和不完全性。但是，地質(zhì)構(gòu)造是極其復(fù)雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此，支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計也就不一定完全符合實際的地質(zhì)情況。

2.3、基坑開挖存在的空間效應(yīng)考慮不周

大量的實測資料表明：基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩(wěn)，常常以長邊的居中位置發(fā)生。說明深基坑開挖是一個空間問題。傳統(tǒng)的深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計是按平面應(yīng)變問題處理的。對一些細長條基坑來講，這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進行空間問題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計時，支護結(jié)構(gòu)要適當進行調(diào)整，以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。

2.4、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算與實際受力不符

目前，深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算仍基于極限平衡理論，但支護結(jié)構(gòu)的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明，有的支護結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計計算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發(fā)生破壞；有的支護結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小，甚至達不到規(guī)范的要求，但在實際工程中卻滿足要求。極限平衡理論是深基坑支護結(jié)構(gòu)的一種靜態(tài)設(shè)計，而實際上開挖后的土體是一種動態(tài)平衡狀態(tài)，也是一個土體逐漸松弛的過程，隨著時間的增長，土體強度逐漸下降，并產(chǎn)生一定的變形。所以，在設(shè)計中必須充分考慮到這一點。

3、深基坑支護設(shè)計應(yīng)做到以下幾點

（1）充分利用新技術(shù)、新理念，具體事物具體分析，不要生搬硬套傳統(tǒng)的設(shè)計理念。在現(xiàn)今的深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計領(lǐng)域，還沒有公認的、權(quán)威的的計算公式，基本上都是摸著石頭過河。深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計要區(qū)別其他設(shè)計領(lǐng)域，要改變傳統(tǒng)觀念，利用施工監(jiān)測反饋動的態(tài)信息指引設(shè)計體系。

（2）重視支護結(jié)構(gòu)理論和材料的試驗研究，實踐是檢驗真理的唯一標準。正確的理論必須建立在大量試驗研究的基礎(chǔ)之上。在深基坑支護結(jié)構(gòu)的實驗方面，我國與發(fā)達國家有較大距離，還有大量的路要走。不過，我國由于經(jīng)濟的飛速發(fā)展，大量高層超高層建筑拔地而起，所以積累了擁有大量的第一手施工數(shù)據(jù)，但缺少科學(xué)的測試數(shù)據(jù)，無法形成理論，我們以后一定要重視。

（3）勇于創(chuàng)新，設(shè)計支護結(jié)構(gòu)時，開拓思路，多進行新的嘗試。在施工中深基坑支護結(jié)構(gòu)各元素往往是相互結(jié)合的，各結(jié)構(gòu)相互結(jié)合，這就要求我們從全局出發(fā)，尋求新的設(shè)計思路，探索更好的計算方法。

4、結(jié)語：

建筑基坑的開挖與支護結(jié)構(gòu)是一個系統(tǒng)工程，設(shè)計工程地址、水文地質(zhì)、工程結(jié)構(gòu)、建筑材料等。支護結(jié)構(gòu)又是由若干具有獨立功能的體系組成的整體。因此，無論是結(jié)構(gòu)設(shè)計還是施工組織設(shè)計都應(yīng)從整體出發(fā)，將各部分協(xié)調(diào)好，才能保證它的安全可靠、經(jīng)濟合理。

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