巖土工程中深基坑支護設計問題與應對策略分析

張海君

(南京勘察工程有限公司 江蘇南京 210007)

通常情況下，深基坑為臨時工程，其施工方案與地域之間聯系較為緊密，在對支護工程結構進行設計過程中，可能會涉及巖土力學、結構力學等知識，一旦深基坑支護設計存在問題，便會出現建筑事故。因此，在深基坑支護設計過程中，應對設計缺陷進行控制，使工程設計有效性和安全性進一步提高。

1 深基坑支護相關概念

1.1 深基坑支護的特點

在對深基坑支護進行設計過程中，需涉及大量力學知識，根據實踐可知，基坑的平面形狀和深度都會對周邊圍護結構產生較大的影響，在基坑深度增加的過程中，其對周邊支護結構穩定性的影響也會隨之增加，隨著時間的推移，支護結構的巖土應力也會不斷增加，導致土體強度降低，進而使基坑安全性和穩定性受到較大的影響。在巖土工程中，通常情況下，深基坑支護為臨時性工程，具有適應性、綜合性以及區域性等特點，在對支護進行設計過程中，應堅持持久、方便、簡單、經濟以及安全等原則。與此同時，由于基坑支護工程實際施工過程中影響因素較多，工程具有多樣性和復雜性，因此設計技術所涉及的內容較為復雜，在設計過程中，應以地下水、地質成因以及土質構造等內容為依據，克服施工中的各種問題，使設計水平進一步提高，且在管理、施工以及設計過程中，應聘請專業技術人員，使支護作業的安全性和有效性進一步提高。除此之外，在對深基坑支護進行設計過程中，應采取有效的設計方案和科學的設計理念，嚴格按照規范要求進行設計，使深基坑支護整體施工質量進一步提高。

1.2 巖土工程中深基坑支護的設計及技術要求

1.2.1 深基坑支護的設計要求

在巖土工程中，深基坑支護設計是重要的組成部分，當深基坑結構存在滑動、歪倒以及傾斜等問題，則說明深基坑支護已經到達極限承載力，若在這種狀態下仍對深基坑實施開挖施工，則會對支護結構造成較大的影響，從而產生較大安全隱患。因此，設計過程中，應符合穩定性、變形性、安全性、合理性以及科學性等要求。

1.2.2 深基坑支護的技術要求

在對深基坑支護進行施工時，應遵守技術要求，在此過程中，施工單位應以施工面積、地質特征以及施工條件等為依據進行整合和計算，以相關施工規章和要求為基礎實施施工，使深基坑支護結構的安全性、合理性以及科學性進一步提高。與此同時，在施工時，施工單位還應以建筑工程防滲漏問題為依據，對其進行防水處理，使建筑工程的穩定性、可靠性得到進一步提高。

2 巖土工程中深基坑支護設計存在的問題

2.1 力學參數選擇缺乏科學性

在對巖土工程深基坑支護設計過程中，巖土中的凝聚力和內摩擦力為重要力學參數，通過這兩個指標，可以對土體破壞程度進行分析。與此同時，在對巖土工程深基坑支護進行設計過程中，設計人員還應以主動土壓力和被動土壓力等為基礎進行和計算。但是在大多深基坑支護設計過程中，部分設計人員所選擇的力學指標與實際情況不符，在對土體的凝聚力和內摩擦力進行計算過程中，存在較大的誤差，導致設計方案與施工實際需求脫離，因此，實驗室所得到的實驗數據會與實際施工中的數據存在較大的差異，數據無法為深基坑支護結構設計提供借鑒，導致后期施工出現圍護結構變形以及土體坍塌等一系列問題。

2.2 基坑土體取樣過程存在誤差

在對深基坑支護進行設計之前，勘察設計人員應先對該區域的土體進行取樣，由于部分勘察設計人員存在專業性較差等問題，在土體取樣過程中，存在操作錯誤等問題，甚至為了方便會省略部分取樣流程，導致獲取的土體數據出現較大的誤差。與此同時，在土體勘察過程中，我國的取樣標準和要求相對完善，一旦存在流程減少、程序變更等問題時，都會對土體測量結果產生較大的影響，因此，勘察設計人員在對土體進行取樣過程中，應嚴格按照標準和要求進行，保障土體參數測量的準確性[1]。

2.3 設計與實際需求不相符

在深基坑支護設計過程中，部分設計人員認為傳統的建筑工程擋土墻即為支護結構，在實際設計過程中，不但沒有嚴格按照力學理論進行設計，還會以擋土墻的設計經驗為依據對深基坑支護進行設計，最終出現設計與實際需求不相符的情況，不但不利于施工安全性控制，還會使導致返工等問題，使工程施工造價進一步增加，不利于施工單位成本控制。與此同時，部分設計人員缺乏施工經驗，在設計過程中“閉門造車”，設計方案實用性較差，導致施工順利性受到影響，不利于工程施工質量的控制[2]。

2.4 勘探電子器械設備問題

在對施工區域實施勘探過程中，由于電子設備具有準確性和效率較高的特點，因此其的應用也越來越廣泛，在實際勘探過程中，電子器械設備可以在較短時間內得到大量的數據，保障深基坑支護施工進度。但是，在電子器械設備實際應用過程中，設備會被降水、濕度以及環境等因素影響，使其準確性受到影響，導致勘探數據產生較大的誤差，而部分勘察設計人員沒有經過驗證，便將誤差較大的數據應用在設計過程中，導致設計出現一系列缺陷，使深基坑支護施工質量受到影響[3]。

2.5 設計體系不完善

在對巖土工程深基坑進行設計過程中，由于設計體系不完善，會導致其設計質量受到影響，主要體現在如下兩點:（1）在對深基坑支護進行設計時，由于設計體系不完善，各部門人員之間缺乏溝通，導致相關信息和數據與實際施工不符，不但會使深基坑支護設計方案合理性受到影響，還會使巖土工程整體效益受到影響;（2）在深基坑支護設計過程中，沒有充分考慮特殊情況的影響，設計人員過于依賴自身經驗，設計手段相對較為單一，沒有系統的設計體系，不利于設計方案的控制[4]。

3 巖土工程中深基坑支護設計的改進措施

3.1 選擇新型基坑設計方式

在科技不斷發展的過程中，深基坑支護的設計方式也越來越多，傳統的設計方式以及無法滿足當前施工的需求，因此，設計人員應選擇新型基坑設計方式進行設計。例如：在對某工程基坑進行設計過程中，主要內支撐結構體系IPS 工法進行施工，其基坑支護方案如圖1所示。

圖1 某新型基坑支護方案圖

通過對不同工程施工作業圖進行觀察和分析可知，相較于傳統的深基坑支護設計方案，新型深基坑支護方案安全性和穩定性相對較高，與此同時，在新型深基坑支護方案中，其對巖土力學特征以及巖土結構變化的應用水平較高，可以使深基坑支護施工質量進一步提高。在傳統深基坑支護方案設計過程中，存在規范和標準不統一等問題，使用新型深基坑支護方案進行設計，可以使原有的設計理念進一步完善，通過新工藝、新技術以及新形式的應用，可以使傳統深基坑支護問題得到有效改善，從而達到提高我國巖土工程深基坑施工質量的目的。除此之外，在使用新型深基坑支護方式進行設計過程中，設計人員可以以巖土力學指標的具體數量為依據，在保障力學特性滿足設計標準的前提下，合理運用新型深基坑支護實施設計，使深基坑的穩定性和安全性進一步提高。因此，在實際設計過程中，設計人員應積極采用新型基坑設計方式進行設計，達到提高深基坑支護施工安全性以及質量的目的[5]。

3.2 提高基坑土體取樣的規范性

在對深基坑支護進行設計過程中，需要先對基坑土體進行取樣，并對其土體指標進行分析，土體的力學指標與設計方案的實用性和有效性息息相關，基坑土體取樣的規范性將直接決定支護設計的質量，因此，在基坑土體取樣過程中，應保障其規范性。為了使基坑土體數據的準確性進一步提高，勘察設計人員應對土體測量和取樣過程進行控制，以國家相關標準和規范為依據，嚴格按照土體取樣流程實施取樣，使土體取樣的科學性和準確性進一步提高。與此同時，勘察設計人員還應對土體取樣過程中可能存在的流程問題進行分析，有效規避，并采取全程跟蹤錄像的方式對取樣過程進行記錄，使數據合理性和真實性進一步提高，為后續深基坑支護設計奠定基礎，保障深基坑支護施工質量[6]。

3.3 控制基坑坍塌、基坑變形等問題

在基坑實際施工過程中，基坑坍塌以及基坑變形等問題時發生率較高，因此，在對深基坑支護進行設計過程中，應采取控制基坑坍塌和變形等問題，主要做法如下。

（1）在對深基坑支護進行設計過程中，設計人員應以土體承載力要求為依據，對其進行設計，并對傳統設計案例中的基坑坍塌、變形等問題產生的原因進行分析，合理規避，使設計安全性和合理性進一步提高。（2）由于深基坑工程復雜性較高，因此，在實際設計過程中，需要以周邊土體的性能為依據，對深基坑支護進行有針對性的設計，使支護結構可靠性和安全性進一步提高。（3）在設計過程中，設計人員應對緊急補救措施以及應急預案等方案進行合理設計，為后續施工過程提供保障，做到防患于未然。與此同時，在實際施工過程中，一旦出現基坑坍塌、變形等問題，應立即啟動應急預案進行補救，使損失降到最低。除此之外，施工人員還應對基坑周邊的水平位移以及土體沉降系數等進行記錄和監控，一旦發現異常應上報給管理人員，提前治理，防止出現安全隱患，圖2為某深基坑監測設備布置圖。因此，在設計過程中，設計人員應在保障設計方案安全性和科學性的前提下，結合施工單位的監測數據，對結構力學特性進行分析，保障設計方案符合實際施工需求[7]。

圖2 深基坑監測設備布置圖

3.4 提高勘探設備的抽檢和復檢水平

在對施工區域進行勘探過程中，為了使勘探準確性進一步提高，勘察設計人員應對精密儀器進行養護和管理，確保其符合勘探要求。例如：在使用全站儀對土體進行勘探時，勘察設計人員應對全站儀使用過程進行控制，避免出現劇烈顛簸，防止設備出現磕碰和損壞。在使用全站儀進行測量之前，勘察設計人員還應對設備進行檢測，確保設備的有效性。與此同時，在使用全站儀進行測量過程中，由于可能出現人員記錄問題或設備問題，因此，勘察設計人員應以規范和標準要求為依據對測量數據進行抽檢和復檢，為深基坑支護設計提供保障。除此之外，在實際勘探過程中，勘察設計人員應對高差以及水平位移進行檢測，并嚴格按照實施進行記錄，保障數據檢測和記錄的準確性，且應使用先進的影像設備對勘探過程進行記錄和監控，使勘探合理性和規范性進一步提高。

3.5 完善設計體系

為了使深基坑支護設計水平進一步提高，設計單位還應完善自身的設計體系，主要做法如下。

（1）在深基坑支護設計過程中，設計單位應對工程考察、人員組織以及設備組織等方面進行落實，對各部門人員進行協調，使深基坑支護設計準確性和效率進一步提高，保障其整體施工效益。（2）在深基坑支護設計過程中，是一項連續性的工作，一旦存在動態因素，應立即進行調整。設計單位應完善設計體系，保障設計的連續性，在此過程中，設計人員應以實際工程情況為依據，采取不同的設計手段進行設計，使深基坑支護設計可行性和可靠性進一步提高，為后續施工奠定基礎。

4 結語

綜上所述，在巖土工程施工過程中，深基坑支護的設計質量將直接決定整個工程的施工質量，因此，應對深基坑支護設計質量進行控制。設計人員應對當前深基坑支護設計過程中存在的問題進行分析，并以實際情況為依據，采取新型基坑設計方式、提高基坑土體取樣規范性、控制基坑坍塌和變形等情況、提高勘探設備抽檢和復檢水平以及完善設計體系等措施，對深基坑支護設計質量進行控制，使設計方案實用性、科學性和合理性進一步提高，為巖土工程施工奠定基礎。