基坑工程设计中应注意的几个问题

基坑工程设计中应注意的几个问题

余险峰

余险峰

罗田县广安建筑勘察设计院有限公司黄冈罗田438600

摘要：基坑工程虽然是整体工程的一部分但却自成体系，是一项对安全性和可靠性具有严格要求的系统工程。因基坑工程的设计受到土质与土压力的影响而且其具有时效性和环境因素的多变性，因此在设计过程中复杂度更高，适合采用数值模拟有限元方法，以从空间和时间上对各类影响因素做到全面的分析和计算。

关键词：基坑工程；设计；施工

一、基坑工程概述

基坑工程的主要作用与目的在于满足地下工程施工空间要求及安全，保证主体工程地基及桩基安全，保证基坑周边的环境i安全。在基坑支护结构设计中要考虑基坑工程特点以及存在的问题，土压力选用是尤其要考虑的。深基坑支护结构设计应考虑承载能力极限状态和正常使用极限状态，这样，才能从技术上提高工程的质量。

基坑工程在设计与施工中具备诸多特性：其一，基坑围护体系因大多属于临时搭建的，因此安心系数方面的考虑相对较小；其二，每个基坑与周围环境有着相关性，具备各自的特性；其三，修建场地地质环境对基坑的质量有较大影响使之具有区域性；其四，基坑因变形或失衡而导致地下水下降进而影响到周围环境的稳定性；其五，在基坑的设计中涉及到诸多力学课题，需要在具体设计中具备良好的结构分析能力；其六，土力学计算中影响因素很多、很复杂；其七，基坑工程空间形状和土的特性对其影响较强，因此基坑l工程时空效应强；其八，挖土顺序、速度对其有较大影响，加强监测，进行信息化施工。

二、基坑工程设计中应注意的问题

（一）土压力的选用问题

对于基坑工程的维护设计，首先必须要要考虑的和解决的是土压力值的科学合理设定，而在具体设计中影响到设定的因素不仅众多而且较为复杂。因此，在实际设计中，必须要综合所掌握的因素综合加以确定。根据实际经验所得，影响较大因素主要由以下几个方面：在基坑工程围护设计计算中人们通常采用库伦土压力理论或朗肯土压力理论计算式计算土压力值。根据库伦或朗肯土压力理论计算得到的主动土压力值和被动土压力值都是指挡墙达到一定位移值时的土压力值。在实际施工中挡墙与理论研究中需求值往往存在一定的差距。而实际计算得到的主动土压力的值与位移值有着较大关系，当后者偏小时则前者小于实际土压力值，但被动土压力知则大于实际土压力值。针对此特性，在设计中如果不加以考虑和修改，则危机基坑工程的安全性。挡墙实际位移值的大小对作用挡墙上的土压力值大小的影响应予以重视。库伦土压力理论和朗肯土压力理论都是建立在太沙基建立有效应力理论以前，在土压力计算中采用水土分算和水土合算的合理性，理论上的讨论分析已经很多。目前在设计计算中，土压力计算通常采用下述原则，对粘性土采用水土合算，对砂性土采用水土分算。在具体工程计算之中，由于土层性质较为复杂，采用不同计算方法得出的结果是有差异的有，因此选择何种计算值是必须要加以重视的。在采用库伦或朗肯土压力理论计算土压力时都需要应用土的抗剪强度指标。此外，由于计算土层的抗剪强度指标值受到采用土工试验测定方法的影响，使之选用何种土的抗剪强度指标值是另一个要加以重视和解决的问题。

（二）围护型式的合理选用

基坑工程与施工现场环境地质条件有着较大联系，在实际设计与施工过程中必须要对现场地质情况与水文情况进行勘测以获得客观的数据，进而加以针对性的设计并选择符合需求的围护型式。如在杭州某城区基坑工程中，其地质情况分为饱和软粘土地基与粉土地基两种情况，因此，在具体施工中针对前者需选用内支撑围护型式，以降低应土压力导致变形或失衡的概率。若基坑较浅(一般小于5m)，且周边可允许有较大的变形，也可采用土钉墙支护。采用土钉墙支护一定要重视其支护极限高度以及产生的变形对周边的影响。对后者主要处理好水的问题。从现实角度而言，严格意义上的止水不仅难度高而且成本投入比较大，操作的前提是科学设计以及严格遵循设计方案的施工。在具体执行中，施工企业综合自身条件，可以使用土钉支护的方式，同时在止水过程中需提前做好应对漏水突发情况的方案。在基坑工程中围护型式种类较多而且各具优劣势，有着其特定的使用范围，因此在实际运用中要因时因地合理选用，根据基坑工程的具体需要选择符合实际需求的型式。具体应考虑以下因素：基坑环境的地质水文情况、基坑的深度以及形状、整体工程的规模等，唯有将上述因素纳入到设计之中，才能做到选用围护型式的合理性。

（三）土钉支护的适用性及临界支护高度

由于土钉施工简便，土钉围护成本低，近年来土钉支护在我国各地应用发展很快，但土钉支护基坑工程事故也时有发生。对土钉支护的适用性，不少手册、规范都指出支钉支护不适用于软粘土地基中的基坑围护。对土钉支护的适用高度，不少手册、规范也笼统地给出了土钉支护的适用高度值(或基坑深度)。笔者认为在软粘土地基中基坑较浅且位移对周边环境不会产生不良影响时，采用土钉墙支护是可以的，重要的问题是支钉支护存在一支护临界高度。土钉支护的临界支护高度主要与土的抗剪强度有关，还与边坡坡度有关。因此，应根据不同土类，结合坡度给出土钉支护的临界高度值，不宜笼统地提土钉支护不适宜应用于软土地基，或不分土类给出土钉支护的临界高度值。土钉支护基坑围护工程事故中不少事故都与设计超越临界高度有关，在软粘土地基中尤其明显。

（四）合土钉支护问题。

岩土工程中的两项处理措施复合能否达到1+1=2的效果或者说1+1等于多少是岩土工程设计应重视的一个问题。这里l+1=2是指两种加固效果的简单叠加。在复合土钉围护中有时也存在这一现象。如采用水泥土挡墙和土钉相结合的复合土钉支护时，在某种不利条件下也可能产生l+1小于1的情况。要想实现1+1=2的情况较为困难，实际中非常少见，最为常见的是介于1和2的情况，小于的1情况亦有可能。如果基坑设计人员在设计中未能因地因时进行针对的设计，而一味按照1+1=2进行设计，不仅其设计不尽科学合理而且极有可能引发安全事故。此外，使用复合土钉支护需要充分考虑到复合条件，并重视两者之间的相互影响，同时对复合的效果进行科学合理的评估，但由于其形式众多，不可能一一进行评估，应针对工程实际情况加以评估。

（五）基坑工程按变形控制设计

基坑变形可能对周围市政道路、管线，周围建(构)筑物产生不良影响，影响正常使用，甚至造成特大事故。控制基坑变形非常重要。控制基坑变形也不是愈小愈好。周边环境条件好，可允许基坑围护产生较大的变形。在基坑围护设计中允许一定范围内的变形，一则可以降低设计过程中的难度，二则可以降低工程的整体投资，但是在变形设计中应根据基坑周期的环境以及工程的规模等进行设计，做到科学合理，以免对基坑工程以及整体工程造成安全隐患。

参考文献：

[1]刘宗仁.基坑工程[M].哈尔滨工业大学出版社,2008-04-01

[2]孔德森.基坑支护工程[M].冶金工业出版社,2012-08-01