試述關于巖土工程中深基坑支護設計

【摘要】加強對巖土工程中深基坑支護設計的研究，有利于提高巖土工程中深基坑支護設計水平。本文筆者對巖土工程中深基坑支護設計進行了探討，希望對相關從業(yè)人員具有借鑒意義。

【關鍵詞】巖土工程，深基坑支護，設計

前言：深基坑支護工程十分復雜，因為要考慮施工的環(huán)保、工程的便利、技術的安全等等，對深基坑支護技術提出的要求越來越高。

一、基坑支護設計中存在的問題

1 選擇力學參數(shù)

基坑安全設計直接受到土壓力大小的影響。開挖深基坑后，地質情況也發(fā)生改變，土體物理力學參數(shù)也隨之發(fā)生相應變化，具體為粘聚力、內摩擦角、含水率，對此要對土壓力進行精確地計算就具有相當難度。所以，如何選擇土體物理力學參數(shù)就成為不確定因素。當相差內摩擦角值為 5°時，就會產生不同的主動土壓力， 一旦當開挖了原土體后，就會產生差別更大的土體內凝聚力。土體物理力學參數(shù)的選擇不同，深基坑的支護結構形式與施工工藝也各不相同。

2 開挖基坑空間效應

在深基坑長邊居中部分，常常會發(fā)生邊坡失穩(wěn)的現(xiàn)象，由此看出空間問題在深基坑中是個必要考慮的問題。對于細長基坑而言，在處理空間問題上，為與開挖空間效應標準相適應，應適當?shù)卣{整支護的結構，設計可按照平面應變的原則。

3 土體取樣問題設計

深基坑支護結構時，取樣分析土層的工作十分關鍵，該工作能夠為設計支護結構提供安全、可靠的依據(jù)，且物理力學指標也較為理想。 通常情況下，在開挖深基坑地段，預先鉆探取樣，但是不完全性和一定的隨機性是土樣所具備的。由此可知，深基坑支護結構的設計因地質構造的不同而相異。

4 未明確邊坡堆載

完成基坑支護后，地基若不需要進行處理，主體結構施工則接踵而至。有的為便于施工或受場地局限，在距離基坑上口線不到一米的位置堆放了很多材料，如鋼筋模板、水泥等；或澆筑混凝土時， 基坑上口線距離混凝土罐車較近。除此之外，邊坡坡頂距離大噸位吊車停放位置過近，在進行塔吊安裝時容易導致事故發(fā)生。 在承受諸如上述的壓力下，基坑邊坡無法承受就會產生較大變形，甚至坍塌現(xiàn)象。如果在設計時未明確考慮、計算基坑坡頂距離與容許堆載量的關系，施工中就會使基坑超出坡頂極限承載力。

5 場地綜合因素

在進行深基坑設計時，場地因素包含很多中，包含基坑過深造成的坍塌現(xiàn)象， 如果不采取支護措施， 就會出現(xiàn)坍塌；基坑內受地下水的影響，產生沉降。基坑如果深度過大，地下水對基坑的穩(wěn)定性會帶來影響，因此在施工中應該注意排水和降水，而排水與降水又會造成臨近土體出現(xiàn)沉降，影響附近建筑。最理想的措施是既能排走基坑內的水，又能保證基坑外側不會出現(xiàn)沉降，一般止水帷幕法控制地面沉降方面的應用比較多。通常施工盡可能選擇在非雨季，由于雨季降水多，降水與排水都會增加施工成本，而且也會延長工期，不利于工程的整體進展。

6 基坑邊坡位移變形及附近建筑物變形

城市中開挖基坑，多數(shù)情況都是建筑物臨近基坑，若不注意，就會促使附近建筑物發(fā)生變形。通常情況下，地基沉降會引起建筑物變形。一旦建筑物發(fā)生變形，不僅會給工程施工帶來嚴重影響，還對建筑物居民造成威脅。若基坑邊坡產生較大位移或變形，且隨著時間推移持續(xù)擴大，便應對此進行基坑穩(wěn)定性分析， 并針對具體問題實施相應措施。

二、針對基坑設計存在問題的解決方案

1 支護結構的創(chuàng)新

深基坑支護結構十分適合高層建筑施工。但是如何創(chuàng)建支護結構型式呢？現(xiàn)階段，在受力結構的基礎上，深基坑支護結構的發(fā)展更具綜合性。深基坑工程并不是單一的工藝，其包括巖土工程與結構工程，在考慮了工程造價、工期、安全等問題基礎上，所采取的方法應切合實際，辯證地對待深基坑工程及周圍環(huán)境關系。

2 工程設計方法的創(chuàng)建

地下管線變形觀測、基坑邊坡變形觀測等是巖土工程深基坑支護結構變形觀測的主要內容。開挖土方與設計支護可通過對數(shù)據(jù)的監(jiān)測進行實時分析，并在實際應用中采取相應的措施， 對偏差、地下管線變形、對沉降變形、土方開挖影響等進行設計。實際測量中若發(fā)現(xiàn)異常，為杜絕問題惡化，應立即對問題進行分析， 防止滑動及變形的進一步發(fā)展，設計出安全、可靠的施工方案及加固對策。專家論證的形式適用于復雜、重大的基坑工程，同時能夠有效降低造價、從根本上確保工程的安全、可靠。

3 設計預應力錨索受力及冠梁

隨著基坑降水和基坑開挖的開展，位于基坑四周土體應力場改變，在復雜應力條件下樁體產生應變，樁向基坑中心位移。開挖過程中，基坑底部會產生隆起，且基坑四周的初始應力場發(fā)生改變，進而引起變形。持續(xù)開挖，增加了支護樁兩側的應力，且同時增加了支護結構內外土體面，同時逐漸顯著了基坑底部變形幅度，且隆起變形較大的部位在基坑中心。進行開挖時，水平方向應力增加樁體負擔，同時樁相應也發(fā)生了水 平 位 移。在預應力錨索 支 護 中，水平位移的出現(xiàn)會造成錨索預應力增大。 土體、預應力錨索、樁之間互相作用的過程也就是開挖基坑的過程，基坑支護結構產生變形的大小受到預應力錨索和土體的材料參數(shù)影響。在設計計算過程中，應注重材料參數(shù)的選取。根據(jù)基坑周邊情況、支護結構以及安全等級，可對項目進行設置，具體包括周圍道路地表產生裂縫、沉降；預應力錨索內力；監(jiān)測地下水位；排樁的樁頂發(fā)生豎向、水平位移。在設計中，排樁維護設計的關鍵組成是圍檁和冠梁，要確保排樁圍護體具有足夠剛度，應對構造形式進行合理選擇。將冠梁設置于基坑支護樁的頂部位置時，其頂部未發(fā)生較大變形。可以得知，為提升整體基坑支護結構剛度，應采用基坑頂部澆筑混凝土冠梁的方式，從而控制、減小基坑支護樁產生的變形。在開挖軟土或深度較大的復雜巖土體基坑時，建議將冠梁設計在支護樁的頂部，為提升高支護結構穩(wěn)定性與安全性，必要時還可選擇內支撐結構。

4 全程控制基坑支護施工質量

深基坑支護施工質量直接關系到深基坑施工的質量， 應該進行全過程控制，一旦在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，應該及時進行糾正，否在在事后進行補救的難度非常大。所以，必須對施工過程進行嚴格的控制與管理，確保支護施工的質量。在施工前，相關人員對基坑所在地的地質資料要進行熟悉，對施工場地周圍的環(huán)境及設計圖紙要熟悉。此外，降水系統(tǒng)要確保工作正常，在施工過程中，施工單位不能隨意更改錨桿的具體位置、長度、數(shù)量、型號、加強筋范圍及鋼筋網間距，設計方案如果需要進行變更，必須要經過專家進行評審。基坑支護單位應該和土方開挖單位進行配合，堅持分層分段開挖與支護。 基坑在回填之前，不能破壞支護層，尤其是坡腳位置，防止對支護的質量產生影響。

結語

深基坑支護工程為建筑基礎工程施工的重點、難點。設計深基坑支護時，應該根據(jù)當?shù)氐牡刭|特征進行設計。在設計計算過程中，應注重材料參數(shù)的選取。根據(jù)基坑周邊情況、支護結構以及安全等級，可對項目進行設置，具體包括周圍道路地表產生裂縫、沉降；監(jiān)測地下水位；排樁的樁頂發(fā)生豎向、水平位移等關系到基坑穩(wěn)定性的因素。在開挖巖土工程的過程中，為確保施工安全性，必須采取相關支護措施，以避免發(fā)生基坑事故。隨著建筑技術的不斷發(fā)展，施工技術工藝也在不斷創(chuàng)新。

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