巖土工程勘察深基坑支撐設計方案分析

孫風春

1.中國建筑材料工業地質勘查中心山東總隊 山東 濟南 250100 2.山東建材勘察測繪研究院有限公司 山東 濟南 250100

正文：

隨著我國城市化進程的加快，高樓大廈不斷拔地而起，這使得深基坑技術有了廣泛的運用，在這眾多的實踐中，深基坑技術也取得了一次又一次進步。在不同的地區，隨著深基坑技術的實踐，也產生了不同的深基坑設計經驗，這就更加促進了深基坑技術多元化發展。隨著實踐的進一步推進，當下較為流行的深基坑支撐構造的設計及其原則和運算方法都不能與實際需求能夠較好的吻合，這就容易引發生產事故，造成深基坑塌陷等事情發生，給施工人員或者是人類的生命和財產安全帶來威脅和損失。因此，開展與深基坑支撐相關的安全研究就顯得尤為必要，這對于工程設計工作者來說需要特別注意。

1 深基坑支撐的重要性

在深基坑施工過程中，尤其是巖土工程，為了進一步確保施工的安全性，需要及時對可能出現的塌方情況進行預判，還必須要對開挖的深基坑采取必要的支撐措施。對于建筑深基坑來說，其支撐設計必須要充分考慮工程地質及其水文條件。還需要全面評測深基坑類型、深基坑挖掘深度，包括可能存在的降水和排水條件是否合適，還需要充分考慮深基坑周邊環境對深基坑可能造成的側壁位移可能。針對這一情況，就需要考慮深基坑周邊載荷、施工季節、支撐結構等內容，最終做到設計合理、科學施工以及確保安全。

2 深基坑支撐的設計需求

深基坑就其本質來看，其是一個結構系統，這一系統為了實用，就必須能滿足穩定以及變形的要求，需要有一定的承載能力，并且設定一定的使用極限。對于深基坑的承載能力來說，就是深基坑在使用過程中其支撐結構在遭受到外部環境破壞的情況下，或者大范圍出現穩定性缺失的狀態下，深基坑的承載能力最大值。對于深基坑的設計來說，深基坑承載能力極限必須要考慮周邊環境對深基坑的影響，即深基坑的承載能力極限必須要大于深基坑周邊環境對深基坑的影響，以便于使得深基坑能處于穩定的狀態。因此，深基坑支撐設計對于深基坑承載能力來說，是要保證深基坑能處于穩定狀態，確保安全，不至于深基坑失去穩定性，造成安全隱患。同時，在保證深基坑安全的情況下還要確保深基坑的位移量，不能影響自身或周邊建筑。對于設計理論來說，深基坑的設計計算理論，不但要計算深基坑支撐結構的穩定數據，還需要針對深基坑的變形進行計算和控制。

一般情況下，深基坑的支撐結構位移控制都是以水平位移為主的，這主要是因為水平位移容易測量。還需要進行深基坑安全等級劃分：

（1）深基坑附近的建筑物需要一定的保護，需要控制較小的變形，這是一級深基坑的要求。

（2）如果需要建造的深基坑周圍沒有需要重點考慮的建筑，即周邊空曠。那么位移量就可以適當大一點，只需要保證深基坑的穩定就可以。這就是二級深基坑的要求。

（3）對于一級深基坑的水平位移要求來說，位移量需要控制在30mm以內，如果深基坑的深度比較深，那么水平位移就需要控制在0.3%H以內，H是深基坑的深度。

（4）一般來說，深基坑的最大水平位移不能大于50mm，需要控制在30mm以內，這是因為為了避免地面有裂縫。

綜上所述，一般情況下深基坑的最大水平位移需要在50mm以內，否則地面就會產生裂縫和下沉。面對這種情況，一般來說需要安裝剛性的支撐結構，例如擋土樁等。采取這些措施會使得位移控制在30mm以內。

3 深基坑的設計想法

在面對深基坑設計的時候，不僅需要考慮需要建筑的工程的自然地形，還需要考慮當地的地質條件，然后結合當地的經驗以及技術條件來。所以，對于設計方案來說還需要對可行性方案的篩選和優化，對支撐結構方案進行選擇，有以下幾個步驟：

（1）首先需要對將要進行深基坑支撐的工程項目進行考察，如果深基坑的深度過大的話，該結構就需要利用深基坑地面以下的土體提供的土壓來維持支撐體系的平衡。

（2）如果是懸臂式的深基坑支撐結構不合理，我們還可以充分考察其它可行性方案，例如使用鋼板樁支撐技術等，最后還需要進行具體問題具體分析。

（3）在設計深基坑支撐方案的時候，還需要考慮深基坑以下的地下水及其影響。探明地下水環境是正確建設深基坑的關鍵。同時還需要充分考慮井點降水的影響，井點降水對環境的影響是負面的，為了解決這一問題就可以采取井點回灌技術，盡最大可能將井點降水的影響降到最小。

4 深基坑設計中的問題

4.1 深基坑支撐結構側向土壓力的計算

深基坑土壓力的分布以及計算，我們常采用的是較為古典的朗肯土壓力理論。根據目前的深基坑研究結果，一般在進行深基坑支撐結構計算時，是用朗肯土壓力理論，但是需要使用折減系數。折減系數需要根據實際的土質來進行選擇。例如被動區的土是淤泥質黏土的時候，折減系數應該使用0.5至0.6之間。

4.2 懸臂式板樁墻支撐結構計算

對于懸臂式板樁墻支撐結構的計算來說，使用較多的是H.Blum理論。該理論假定深基坑技術的出現是被動土壓力近似地發生在彎點下面，并且在這部分阻力的中心處。由于在深基坑中土的阻力是隨著板樁的方向逐步增加的，所以可以使用H.Blum曲線進行計算，這可以簡化計算難度。

4.3 深基坑土水壓力的計算

對于傳統來說，深基坑側上壓力的計算理論主要是朗肯理論以及庫侖理論。對于這兩種理論來說，無論是在基本的假設上，還是在計算的原理上面都或多或少存在著缺陷。這種缺陷主要表現為：對于實際深基坑工程來說，圍護墻通常不滿足古典的土壓力理論的假設條件。其次對于古典的土壓力理論來說，沒有強圍護墻的變形充分考慮進去。

5 結語

概言之，深基坑的支撐技術需要充分考慮深基坑開挖周邊環境的特點，并且在支撐結構設計的時候還需要對系統的穩定性進行預判，這是一項集土力學、水力學甚至是材料學為一體的綜合性科學。通過對深基坑支撐結構設計方案的研究，可以提升工程項目的安全性，使得項目能更好地建設。