談巖土工程深基坑支護的設(shè)計與施工及其優(yōu)化過程管理

付育超

中南冶勘資源環(huán)境工程有限公司 湖北 武漢 430000

1 巖土工程中深基坑支護設(shè)計特點

在巖土工程施工環(huán)節(jié)中要充分結(jié)合地區(qū)地質(zhì)條件的實際情況,因為受到多種因素的影響,這在一定程度上增加了深基坑設(shè)計的難度。從深基坑支護工程角度分析,由于在實際施工的過程中空間有限,如果操作不當出現(xiàn)安全事故。為此,在深基坑支護施工過程中要了解施工工序,結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況設(shè)計施工圖紙。深基坑支護工程涉及的內(nèi)容較多,要求相關(guān)設(shè)計人員要具備較強的專業(yè)知識,并積極引進先進的技術(shù)以及設(shè)計理念,做好設(shè)計前期的準備工作,實時獲取現(xiàn)場施工數(shù)據(jù),以此為依據(jù)對深基坑支護進行設(shè)計。

2 巖土工程深基坑支護的設(shè)計存在的問題

2.1 支護結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力計算方面的問題

對于土壓力來說,主要是土和擋土之間發(fā)生相互作用而產(chǎn)生的力,這種作用力被叫作土壓力。對土壓力進行計算時,一般會將土壓力劃分為三種狀態(tài),一是主動狀態(tài),二是被動狀態(tài),三是靜止狀態(tài),見圖1。然而,土壓力狀態(tài)不僅局限于此,還與支護結(jié)構(gòu)形變、土質(zhì)等存在密切地聯(lián)系。隨著基坑開挖的不斷推進,土壓力會處于兩種狀態(tài)之間,且發(fā)生相應(yīng)的改變。

圖1 土壓力三種狀態(tài)圖

2.2 支護結(jié)構(gòu)空間效應(yīng)

根據(jù)大量的經(jīng)驗可知,之所以會出現(xiàn)深基坑失穩(wěn)現(xiàn)象主要和空間位移存在密切聯(lián)系,設(shè)計人員進行深基坑設(shè)計時未能考慮到這種空間效應(yīng),將其看作是水平支撐力,進而會影響深基坑的后續(xù)施工質(zhì)量,無法實現(xiàn)預(yù)期開挖目標。對深基坑平面進行設(shè)計時,設(shè)計人員要對位移、坡度、強度等進行合理調(diào)整,做好基坑支護,進而減少空間位移產(chǎn)生的負面影響。

2.3 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算結(jié)果與實際受力情況不符

對深基坑進行設(shè)計的過程中,不少設(shè)計人員比較理論化,未能夠提升設(shè)計深度,在實際開挖中會使得受力情況無法滿足受力平衡需求。在理論上來分析十分安全,不過,在具體操作時會遇到各種各樣的阻礙,有的安全系數(shù)看似較高,然而,在實際應(yīng)用時卻不夠?qū)嵱谩Ｖ猿霈F(xiàn)這樣的問題,主要是因為設(shè)計人員未能全面考慮受力的動態(tài)平衡,進而無法滿足深基坑支護的實際需求。

3 巖土工程深基坑支護存在的施工問題

3.1 施工過程與施工設(shè)計不符

對于巖土工程而言,深基坑的設(shè)計部分和施工部分是相對獨立的,主要由兩個不同的企業(yè)負責不同的內(nèi)容,就設(shè)計人員而言,在設(shè)計過程中相對偏向于理論知識,但是,施工人員往往更注重實際,他們需要解決的問題比較多樣化。由于基坑支護作業(yè)受到了諸多因素的影響,若設(shè)計人員和施工人員之間未能夠進行充分溝通,往往會導(dǎo)致設(shè)計與施工存在諸多脫節(jié)現(xiàn)象。在具體施工的過程中,有的施工單位為了節(jié)省施工成本,又或者為了追趕工期,進而會出現(xiàn)違規(guī)操作,一旦偷工減料將會降低施工質(zhì)量,無法達到預(yù)期的設(shè)計標準,從而導(dǎo)致巖土工程不達標,不僅浪費了資源,也會造成重大的經(jīng)濟損失。

3.2 施工人員掌握的技術(shù)及工藝不夠先進

在深基坑支護的過程中,施工技術(shù)具有重要的影響,與施工人員自身的技術(shù)水平息息相關(guān),由于大部分施工人員的文化水平較低,綜合素質(zhì)相對較差,進而面對接受新技術(shù)、新工藝無法領(lǐng)過應(yīng)用,在具體施工的過程中會影響施工效率。由于先進的施工技術(shù)未能夠發(fā)揮應(yīng)有的效應(yīng),進而無法做好基坑支護作業(yè)。不僅如此,在施工之前,有的施工單位沒能夠?qū)κ┕と藛T進行技術(shù)培訓(xùn),也未能注重技術(shù)人員的職業(yè)素質(zhì),這樣就會影響支護作業(yè)的開展效率。除此之外,施工單位對設(shè)計圖紙未能深入研究,施工人員以及管理人員對圖紙的掌握也比較淺層次,這樣就會大大影響深基坑支護的施工質(zhì)量,無法提高該項作業(yè)的整體水平,對整個巖土工程質(zhì)量帶來了不良影響。

3.3 施工材料的質(zhì)量不過關(guān)

對深基坑支護作業(yè)進行開展的過程中,往往會應(yīng)用較多的人力、物力等,尤其要應(yīng)用一些機械設(shè)備,有的施工單位由于自身經(jīng)濟因素的制約,往往會應(yīng)用比較落后的設(shè)備,又或者所使用的施工材料質(zhì)量較差,以此節(jié)約施工成本,雖然,這樣可以能夠為施工單位節(jié)省較多的成本,在短時間之內(nèi)不會出現(xiàn)質(zhì)量問題,但是,隨著時間的推移,經(jīng)過巖土工程的不斷應(yīng)用,潛在的質(zhì)量缺陷會逐漸凸顯,質(zhì)量問題也會越來越多,嚴重影響了工程的經(jīng)濟效益,甚至會出現(xiàn)安全事故,進而對施工單位的企業(yè)形象以及未來發(fā)展帶來了不良影響,很難樹立施工單位的公信力。

4 深基坑支護設(shè)計與施工的優(yōu)化過程管理策略

4.1 提高勘探資料的準確性,做好設(shè)計前的準備工作

在設(shè)計深基坑支護結(jié)構(gòu)時,要綜合分析土體力學指標,這就要求工作人員要保證土體力學指標的準確性,具體措施則是保證取樣過程的規(guī)范化,使得支護結(jié)構(gòu)設(shè)計工作可以獲得真實精準的數(shù)據(jù)支撐。在進行深基坑開挖作業(yè)時,一旦地質(zhì)情況出現(xiàn)異常,要終止作業(yè),同時補充勘察工作,以便需要變更設(shè)計時能夠有充足的數(shù)據(jù)支持。設(shè)計人員在正式開始巖土工程中的深基坑支護設(shè)計工作之前,需要加強準備工作。設(shè)計人員需要進行資料的收集,具體包括場地現(xiàn)狀地形圖、地質(zhì)勘察報告、建筑總平面圖、地下室平面（剖面）圖、建筑基礎(chǔ)及基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)圖,周邊若有建（構(gòu)）筑物或地下管線的還要收集場地周邊建（構(gòu)）筑物的地基基礎(chǔ)圖（包括基礎(chǔ)形式、埋深、平面布置等）以及地下管線的布置圖等,在完成以上資料的收集后,設(shè)計人員需要對其進行分析和理解。首先設(shè)計人員要了解基坑開挖深度,其次要仔細研讀地質(zhì)勘查報告,以便初步了解場地的地質(zhì)分布情況。在此環(huán)節(jié)中,設(shè)計人員要了解基巖深度、土層的軟硬程度以及土層中是否存在砂層,如果存在砂層、土層較軟弱等情況,這時就要綜合分析巖土的力學性質(zhì)。與此同時,設(shè)計人員還要分析管線資料,掌握管線分布情況,尤其對于1.5～2.0倍的深坑。

4.2 科學選擇深基坑支護設(shè)計模式及方案

為了提高深基坑支護設(shè)計效果,相關(guān)設(shè)計人員要科學制定支護方案,選擇合理的支護方法,提高巖土施工效率。這就要求設(shè)計人員不斷學習新型的設(shè)計理念,避免“拿來主義”,在借鑒其他類似支護方案時,要結(jié)合實際施工現(xiàn)狀和巖土勘察數(shù)據(jù),逐步完善和調(diào)整設(shè)計方案。除此之外還要明確工程要求,對于巖土施工的意義和整體設(shè)計而言,支護設(shè)計是否合理有很大影響,相關(guān)設(shè)計人員要綜合分析實際施工情況,了解實際施工要求,在設(shè)計深基坑支護方案時,要保證巖土施工的安全性和穩(wěn)定性,使得方案設(shè)計更加完善。除此之外,設(shè)計人員在制定方案的過程中還要考慮巖土施工存在的不穩(wěn)定因素。為了提高基坑支護設(shè)計的可行性,設(shè)計人員要進行相關(guān)的試驗,使得設(shè)計方案能夠保證巖土施工的可靠性與穩(wěn)定性。

4.3 實現(xiàn)施工工序以及技術(shù)標準的統(tǒng)一

深基坑支護設(shè)計,要結(jié)合工程項目工序的實際情況,注重與技術(shù)標準參數(shù)有效結(jié)合,從而實現(xiàn)二者的合理配置。在對深基坑開挖施工工序進行設(shè)計的過程中要堅持科學性的基本原則,合理分化深基坑開挖施工階段,為了保證支護設(shè)計的準確性,需要分兩次進行,尤其是在深基坑支護方式的選擇上要結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況,綜合對支護方式進行考慮,以此保證施工的順利進行。對深基坑開挖施工進行監(jiān)測,并對施工順序進行確認,要從四周開始,逐步向中間推進。同時,由于深基坑開挖工作環(huán)境相對復(fù)雜,為保證開挖的效果,要將機械外挖掘以及人工挖掘有效的結(jié)合在一起。在開挖參數(shù)計算的環(huán)節(jié)中,要充分結(jié)合土層結(jié)構(gòu)的具體情況,了解土層的性質(zhì),保證深基坑開挖力度的適度性。要做好開挖前期的準備工作,要將地下水防滲保護措施應(yīng)用其中,借助該方式來對樁體進行保護,防止受到外界因素的干擾,以此從整體上提升深基坑支護效果。

結(jié)語

總而言之,深基坑工程施工技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程領(lǐng)域中需要得到更多的重視。由于深基坑工程中所包含的學科和施工工序十分復(fù)雜,為了更好地保證巖土工程深基坑支護施工又好又快的發(fā)展,需要注意引進先進的施工設(shè)計方法,重點把握分析施工過程中實際需求,并提高深基坑支護施工綜合設(shè)計水平,促使深基坑的支護設(shè)計能夠滿足巖土工程施工發(fā)展的需求。