基于巖土勘察的地質工程基坑支護設計研究

彭俊龍

（中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，湖南 長沙 410000）

在工程建設過程中，要求勘察人員對工程建設場地進行全面勘察，設計單位制定出完善的地質工程基坑支護設計方案，避免基坑出現失穩變形現象。針對工程基坑支護設計人員來講，要結合該地區的巖土條件，運用合理的分析設計方法，優化工程基坑支護設計方案，不斷提升基坑的穩定性。鑒于此，本文重點探討基于巖土勘察的地質工程基坑支護設計要點。

1 巖土勘察內容

第一，環境勘察?；庸こ淌芡饨绛h境因素影響比較大，因此，為了進一步提升建設工程基坑施工質量，減少基坑失穩現象的出現，在工程施工之前，勘察人員要對工程所在區域環境進行詳細分析，并制定出合理的預防對策，保證基坑支護效果得到顯著提升。

第二，巖土勘察。巖土勘察內容重點包括巖土土質特點、結構特點、軟化度等?？辈烊藛T通過運用先進的勘察技術，獲得精確的勘察數據，為基坑支護設計人員提供精確數據，從而保證深基坑支護設計方案得到更好實施。

2 巖土勘察的地質工程基坑支護設計現狀

2.1 選擇的力學參數不合理

巖土工程基坑支護結構的穩定性，受該地區的地形地貌等因素影響較大，要求設計人員加強力學分析，準確預測出巖土工程開挖環節可能出現的問題，提前制定出針對性的預防對策。設計人員要合理選擇力學參數，由于不同深度土體的摩擦角與黏聚力存在差異，設計人員需要準確計算土體壓力，調整基坑支護結構，并科學選擇基坑支護工藝，不斷提高基坑支護結構的安全性能。

2.2 深基坑空間效應問題突出

在建設工程基坑支護開挖環節，經常出現邊坡失穩現象，產生這一現象的主要原因是基坑開挖引發的空間效應問題[1]。若工程基坑長度較大，則開挖空間效應問題越突出。為了保證基坑開挖效應一致，要求基坑支護設計者遵守平面應變的設計原則，改進基坑支護結構，從根本上減少空間效應問題的發生。

2.3 邊坡堆載現象嚴重

基坑支護結構施工結束后，大部分的施工單位為了縮短施工周期，通常會在基坑四周堆放水泥與鋼筋等作業材料，使得基坑支護結構出現失穩現象，嚴重的還會引發大規模安全事故。為了減少邊坡堆載現象的出現，基坑支護設計人員要加強支護設計，并主動與施工單位溝通，禁止在基坑邊坡四周堆放大量作業材料，避免基坑邊坡承受過大壓力，強化邊坡支護效果，減少邊坡坍塌現象的發生[2]。

3 地質工程基坑支護設計要點研究

3.1 運用先進的基坑支護設計理念，合理選擇基坑支護設計參數

建設行業的迅猛發展，一些新技術與新的設計理念不斷涌現，特別是最近幾年，建筑工程深基坑支護技術不斷改進，一些先進的基坑支護設計理念應運而生[3]?；又ёo設計者要收集大量信息，并結合基坑支護結構特點，進行基坑支護受力分析，科學選擇基坑支護設計參數，有效提高建筑基坑支護結構的穩固性。基坑支護設計方案制定所需巖土參數具體如表1所示。

表1 基坑支護設計工作所需巖土參數

通過運用先進的基坑設計理念，并構建相應的反饋系統，可以保證建筑深基坑支護設計方案更加完善。由于巖土工程結構比較復雜，在一定程度上會增加基坑支護設計難度，因此，基坑支護設計人員還要根據該地區的環境特點，包括地形地貌條件，合理運用基坑支護設計理念，調整原有的設計思路，從而保證基坑支護設計方案得到高效實施。

為了保證基坑支護設計工作的有序開展，做好巖土勘察工作特別重要，勘察人員需要運用先進的勘察技術，獲得準確的勘察數據，為基坑支護設計提供精確數據[4]。設計人員結合巖土勘察報告，確定基坑開挖邊線，并合理選擇土層參數，確定不同剖面土層參數，然后對基坑垂直支護體系進行建模，如果基坑有內支撐，設計人員可以采用啟明星軟件進行設計，通過在不同的剖面中準確輸入各個土層參數，確定基坑深度，計算出基坑周圍荷載，從而確定最終的基坑垂直支護模式，可以選擇旋挖樁或者地連墻模式。

3.2 妥善解決基坑開挖空間效應問題，提高基坑支護的穩定性

為了保證基坑支護空間效應問題得到有效解決，施工單位與基坑支護設計人員應進行有效溝通，在保證基坑支護施工質量的基礎之上，有效縮短基坑支護施工周期，降低基坑支護施工成本。基坑支護設計人員要結合施工場地的具體情況，加強基坑變形設計，并準確預測出基坑變形范圍，根據施工場地的地質條件，包括外界氣候環境特點，有針對性地改進原有設計方案[5]?；又ёo設計人員還要深入到施工場地進行全面勘察，做好相應的檢測工作，收集大量的數據信息，對既有的基坑支護設計方案進行調整。

如果基坑支護施工環節出現變形，會對周圍建筑產生較大影響。因此，基坑支護設計人員要明確基坑變形控制值，具體數據如表2所示。

表2 基坑變形控制數值

基坑支護結構要具有較好的安全性與穩定性，在設計工作中，設計人員還要結合具體的施工要求，盡量縮短施工周期。結合《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120—2012）中的相關規定得知，基坑支護設計過程中，設計人員可以采用承載能力極限狀態方法與極限狀態方法進行設計，并結合基坑等級，合理選擇安全系數。如果構件抗力和外力比值比安全系數大，則可以判斷該結構比較安全，能夠滿足施工要求[6]。

最近幾年以來，我國建筑工程的基坑開挖深度逐漸增加，基坑周圍環境特別復雜，如果采用以往的設計計算模型，會影響基坑支護施工效果。所以，設計人員在設計復雜基坑的過程當中，要充分考慮外界環境因素對基坑支護結構產生的影響。

基坑支護工程屬于臨時工程，在設計工作之中，設計人員要適當加強安全設計，由于不同地區的地形地貌存在很大差異，設計人員要結合巖土工程勘察數據，加強理論分析，制定出合理的基坑支護設計方案，并做好后續的優化工作?；又ёo工程的造價比較高，施工技術比較復雜，涉及范圍特別廣泛，設計人員還要從造價角度進行有效分析，結合基坑支護工程施工中可能遇到的難題，制定出完善的處理對策。

巖土性質比較復雜，在勘察的過程當中，各項勘察數據存在很大的離散性，無法表示土層整體情況，而且精度比較低，在一定程度上增加了基坑支護工程設計與施工難度，因此，基坑支護設計人員要根據周圍建筑物，包括地下構筑物的埋設情況，進行多角度分析，減小外界因素對基坑支護產生的影響，保證基坑支護設計方案得到良好實施。

3.3 科學調整基坑支護設計方案，減少邊坡堆載現象的出現

一般來說，基坑支護設計方法主要分為三種，分別是常規的設計方法、彈性地基梁設計方法與有限元設計方法等。其中，常規設計方法主要運用極限平衡理論進行設計，對巖土質量要求比較高?；又ёo設計人員要根據實際情況，科學選擇設計方法。

計算機技術的飛速發展，有限元法應用越來越廣泛，特別是在深基坑支護設計中，取得較好的應用效果，可以有效減少基坑失穩現象的出現。有限元法利用原有的計算數據，合理確定基坑支護結構體系的強度，包括深層位移與側向位移等，并結合不同類型的開挖工況，進行模擬施工，準確預算處基坑開挖過程中所發生的變化。設計人員要科學選擇計算模型，結合土體應力，確定最終的計算參數，從而保證基坑支護設計方案更加完善[7]。

基坑支護方式主要分為兩種，分別是支擋方式與放坡方式，支擋方式分為懸臂式與重力式，而放坡方式主要包括自然放坡與土釘墻。通常來講，設計人員要結合基坑支護變形情況，在滿足安全施工要求的基礎上，選擇經濟性較好的支護方式，針對支擋方式與放坡方式來講，放坡開挖方式的經濟性更好。設計人員要根據工程所在地區的地質條件，包括周圍建筑物特點，合理選擇基坑支護方式。

4 結語

綜上，通過對地質工程基坑支護設計要點進行全方位分析，例如運用先進的基坑支護設計理念，合理選擇基坑支護設計參數、妥善解決基坑開挖空間效應問題，提高基坑支護的穩定性、科學調整基坑支護設計方案，減少邊坡堆載現象的出現等，可以保證基坑支護結構更加穩定。