巖土工程深基坑支護的設(shè)計及施工問題

鄭俊杰

（廣東省工程勘察院，廣東廣州 510510）

在巖土工程建設(shè)中，深基坑支護是一個重要環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)可以為高層建筑工程的整體質(zhì)量與安全提供保證，在其設(shè)計過程中，必須深入勘查現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境，以了解現(xiàn)場以及周圍的環(huán)境情況，在此基礎(chǔ)上根據(jù)實際情況開展相關(guān)設(shè)計工作，通過反復(fù)性的驗證、調(diào)整之后，才能收獲一個穩(wěn)定的、安全性的深基坑支護設(shè)計。與此同時，深基坑支護施工工作也尤為重要，是確保工程項目施工質(zhì)量的關(guān)鍵。所以，在具體工程建設(shè)過程中，必須以嚴(yán)謹?shù)摹⒖茖W(xué)的態(tài)度對待深基坑支護設(shè)計與施工的相關(guān)問題。

1 深基坑支護設(shè)計及施工的重要性

就巖土工程而言，其基坑支護技能、施工極易受到當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況、支護架構(gòu)使用時間以及挖掘厚度等因素的影響，因此相關(guān)人員必須根據(jù)實際施工情況，考慮需要的支架架構(gòu)，對深基坑支護實施科學(xué)嚴(yán)謹?shù)脑O(shè)計，嚴(yán)格控制好每個環(huán)節(jié)，這樣才能為工程質(zhì)量提供保證。當(dāng)前，建筑物之間的距離逐漸縮小，不僅為施工增加了難度，同時還增加了對四周環(huán)境的影響，如果依然按照以往的施工技術(shù)，是無法滿足當(dāng)前的施工要求的，也很難滿足深基坑挖掘、深基坑支護需要達到的高度，可能會伴隨著一系列問題的發(fā)生，比如局部安全事故的形成，對廣大人民的生命財產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅。所以，應(yīng)該對深基坑支護技術(shù)進行進一步完善。

2 深基坑支護設(shè)計及施工中的常見問題

2.1 支護結(jié)構(gòu)問題

土壓力與結(jié)構(gòu)變形、土體自身性質(zhì)都存在著緊密的關(guān)聯(lián)，土壓力是土和擋土二者相互作用下造成的結(jié)果，以往計算過程中只會對被動、靜止以及主動這幾種狀態(tài)進行考慮，由于支撐、錨桿等因素都會影響支護結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致直接結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形后，即呈現(xiàn)出主動土壓力的狀態(tài)，此種狀態(tài)的出現(xiàn)也可能存在于主動土壓力、靜止土壓力二者之間，并且伴隨著基坑開挖施工的進行而不斷產(chǎn)生。采用朗肯土壓力、庫倫土壓力的理論都無法考慮到結(jié)構(gòu)變形造成的影響，如圖1所示，無法考慮到土壓力在空間上的分布效應(yīng)，無法考慮到土體流變、固結(jié)以及開挖等擾動因素造成的影響。因此，需要從時間效應(yīng)、空間效應(yīng)的角度開展深入的探究。

圖1 某巖土工程的深基坑支護施工現(xiàn)場

2.2 基坑土體取樣問題

在深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展以前，為了得到合理化的土體物理力學(xué)指標(biāo)，設(shè)計人員往往需要到巖土工程項目中，針對地基土層進行取樣及分析，這樣可以為后續(xù)支護結(jié)構(gòu)設(shè)計提供重要參考。在開始開挖時，必須以國家規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)實施鉆探取樣，在勘探過程中為了減少工作量，降低成本，需盡量減少鉆孔的數(shù)量，并且取得的土樣必須具備隨機性特征。加上地質(zhì)構(gòu)造是比較復(fù)雜的，因此極有可能會出現(xiàn)所取土樣滿足不了標(biāo)準(zhǔn)要求的情況，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)設(shè)計嚴(yán)重偏離實際情況。

2.3 邊坡修理問題

在深基坑支護工作中經(jīng)常會出現(xiàn)挖掘不夠、過多挖掘的情況，之所以會出現(xiàn)此類情況，從根源上來看主要是由于專業(yè)技術(shù)人員或使用的機械設(shè)備缺乏嚴(yán)格管理，在施工現(xiàn)場對作業(yè)環(huán)節(jié)缺少深入的、精細化的監(jiān)督。并且，一些企業(yè)為了加快施工進度，在一些以體力為主的項目中會招用一些臨時工，這些臨時工多為缺乏施工經(jīng)驗的農(nóng)民，這些工人由于缺少基本的施工經(jīng)驗，在工作中存在比較大的隨意性，很難依照設(shè)計要求實施施工，這也是造成設(shè)計、施工“兩張皮”的重要原因。

2.4 設(shè)計與施工差異較大

深基坑支護工作中最為重要的一項工作就是設(shè)計，設(shè)計工作直接影響著后續(xù)項目施工是否可以正常實行。從施工的角度來說，巖土工程面臨著極為復(fù)雜的地質(zhì)情況，這也會為后續(xù)施工帶來不利影響，甚至導(dǎo)致一些突發(fā)情況的出現(xiàn)，使設(shè)計、施工二者面臨著較大差異，同時還可能會對工程建設(shè)最后的質(zhì)量、成效造成不利影響，使其與預(yù)期目標(biāo)產(chǎn)生較大差異。之所以會出現(xiàn)此類問題，根源在于在地質(zhì)條件的差異下，某施工環(huán)節(jié)操作落實不到位，或者人員缺乏專業(yè)能力和水平，等等。

2.5 土層開挖與邊坡支護不符合

由于土方開挖的技術(shù)含量比較低，因此組織管理也相對容易一些。但擋土支護具有較高的技術(shù)含量，其施工組織、管理相比土方開挖都更為復(fù)雜。因此，一般而言大型工程都會交由專業(yè)隊伍完成施工操作，大部分都安排兩個平行合同。如此一來，施工過程中便伴隨著較大的協(xié)調(diào)與管理難度。在這種背景下，為了搶進度，難免會出現(xiàn)施工組織混亂的情況，尤其是在雨季施工，甚至不會顧及到擋土支護需要的工作面，為支護施工留出的操作面很難操作，實際上要想完成支護工作也比較困難。而對地下施工項目而言，由于其資質(zhì)限制的不嚴(yán)格，普遍存在著轉(zhuǎn)包的情況，一些不具備技術(shù)條件的單位，為了追求經(jīng)濟效益，隨意對工程設(shè)計進行改動，極大地降低了安全度，為險情發(fā)生埋下了種子。

3 巖土工程深基坑支護的設(shè)計及施工的方法路徑

3.1 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計理念

到目前為止，我國已在深基坑支護方面積累了大量實際經(jīng)驗，為深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法上的完善奠定了良好基礎(chǔ)。但是，從其實際結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工上來看，現(xiàn)階段我國依然處于摸索、探討的階段，并且目前我國尚未形成完善的、統(tǒng)一化的結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。土壓力分布依然在采用朗肯理論、庫倫理論確定，支護樁依然需要利用“等值梁”計算。以上計算理論已非常陳舊，采用這些方法計算出的結(jié)果是與結(jié)構(gòu)受力情況存在很大懸殊的，不僅不安全，也不經(jīng)濟。所以，在深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，堅決不能再采用以前的結(jié)構(gòu)荷載法，應(yīng)該積極改變傳統(tǒng)設(shè)計理念，在施工監(jiān)測為主導(dǎo)建立信息反饋動態(tài)設(shè)計體系。

3.2 做好土體取樣工作

從實際研究中可以看出，在編制、實施深基坑勘察方案的過程中，做好土體取樣工作非常重要。由于深基坑支護結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，必須做好土體取樣工作，這樣不僅可以進一步提升不同巖土層指標(biāo)的準(zhǔn)確性，同時還能有效提升設(shè)計質(zhì)量。在深基坑支護施工操作中，為了提升人員工作質(zhì)量，必須做好兩方面工作，一方面是要做好土體取樣工作，另一方面則應(yīng)該提升人員的專業(yè)技能。在工程建設(shè)過程中，管理人員應(yīng)定期組織施工人員參加專業(yè)培訓(xùn)，這樣他們就可以加深對深基坑支護重要性的了解。同時培訓(xùn)的過程中還要依據(jù)施工人員情況，為其制定相應(yīng)的獎勵制度，這樣可以幫助他們提升專業(yè)技能，有效確保深基坑支護的質(zhì)量。

3.3 處理好開挖空間效應(yīng)問題

在深基坑支護工作中，為了處理好空間效應(yīng)的有關(guān)問題，施工人員應(yīng)該與設(shè)計人員充分的溝通，不僅要確保其施工質(zhì)量，同時還要有效縮短施工周期，以減少對施工成本的投入。對空間效應(yīng)問題進行妥善處理后，施工人員即可加強對施工進度的掌握。同時，施工人員的素養(yǎng)與能力對于巖土工程來說也非常重要，由于工程施工面臨著極為復(fù)雜的情況，如果施工人員的素質(zhì)和能力無法保證，那么勢必會降低支護的質(zhì)量，還會對支護效果造成不利影響。所以，在巖土工程建設(shè)過程中，設(shè)計人員、施工人員必須與工程的運行狀態(tài)相結(jié)合，制定出合理化的設(shè)計方案來，以有效減少支護結(jié)構(gòu)變形情況的發(fā)生。

3.4 選用適合的深基坑支護技術(shù)

在巖土工程建設(shè)中，合理選擇深基坑支護技術(shù)，可以使項目設(shè)計、施工更加便捷。這還需要根據(jù)巖土項目的實際情況，在深基坑支護技術(shù)方面加大探索和分析力度，不同的支護技術(shù)其適用范圍也有所不同，因此在選擇支護技術(shù)時，必須綜合考量工程項目的實際情況。同時，還要對深基坑支護施工中的不同支護形式加以關(guān)注，比如懸臂支護、重力式擋土墻支護、混合支護等，與以上支護類型對應(yīng)的巖土項目也有所不同，所以必須按照具體情況給予嚴(yán)格的選擇。

3.5 全程控制基坑支護施工質(zhì)量

過程控制是深基坑施工的重中之重，一旦過程控制出現(xiàn)了問題，要想事后補救是極為困難的，所以必須在過程控制上下功夫，實施嚴(yán)格的控制性管理。在開始施工之前，應(yīng)該對地質(zhì)資料、設(shè)計圖、周圍情況等加深了解，在施工過程中不能隨意更改錨桿的長度、數(shù)量以及位置，如果發(fā)生了設(shè)計方案變更，應(yīng)重新通過專家評審。基坑支護、挖土單位之間要緊密配合，在施工過程中堅持分層分段支護、分層分段開挖的原則。土方開挖順序應(yīng)該與所采用的開挖方法保持一致，減少對土體擾動的范圍，保持對稱、均衡開挖，利用好開挖過程中土體自身在控制位移方面的能力。開挖操作完成后，要提醒建設(shè)單位盡快組織進行相關(guān)工作，如勘察、設(shè)計、監(jiān)理、施工等，及早進行地下工程施工，避免基坑長時間裸露。

4 結(jié)語

綜上，在巖土工程施工過程中，要想達到預(yù)期的支護成效，必須做好深基坑支護設(shè)計及施工工作，并且重視支護管理工作，積極總結(jié)工作經(jīng)驗，采用穩(wěn)定的支護結(jié)構(gòu)，從而有效增強土體的承載能力。