探讨岩土工程深基坑支护的设计及施工问题

探讨岩土工程深基坑支护的设计及施工问题

吴福齐

中国建筑西南勘察设计研究院有限公司深圳分公司：广东深圳 518000

摘要：岩土工程深基坑施工的过程中，支护方案的设计方式对于工程整体的施工效率、施工安全性有直接的影响。为了进一步提升岩土工程深基坑支护设计及施工的质量，本文首先分析了在实际的设计与施工中常见的问题，并结合实际的设计与施工案例，分别探讨岩土工程深基坑支护设计与施工过程中的改良优化策略，为相关工程的展开提供可靠的参考。

关键词：岩土工程；深基坑；支护设计；基坑支护施工

现代工程中深基坑作业的现象比较常见，相比于一般工程，深基坑作业的作业难度较高、安全风险较高。尤其是支护设计与施工的过程中，良好的支护结构设计在满足深基坑施工需求的同时，可以有效避免因支护效果不加而导致的安全和施工隐患。因此，在展开建筑工程技术研究的过程中，针对岩土工程深基坑支护设计与施工问题的研究，对于掌控各种干扰因素，有效减少支护施工问题对工程带来的影响具有重要的作用，为岩土工程的高质量、安全施工提供了可靠的保障。

一、岩土工程深基坑支护设计与施工中常见的问题

（一）参考资料

参考资料是保证岩土工程深基坑支护设计准确性、可靠性的重要基础。在早期勘察和调研的过程中，岩土工程所处的地址、水文条件都会对深基坑支护设计带来多方面的影响。若勘察的资料或者是参考资料的收集过于狭隘的情况下，设计人员无法保证支护设计能够全面应对深基坑施工过程中的各种风险，从而导致设计问题的出现[1]。例如在基坑取样的过程中，若取样的流程错误，会导致取样的土体分步勘查结果出现偏差，使最终的实验结果出现偏差。从而在土体力学参数的计算与设计中无法确保数值的准确性，导致支护结构设计无法满足施工的要求，引起施工安全隐患。

（二）力学参数设计

力学参数设计是保证岩土工程深基坑支护结构稳定性、可靠性的重要参数。由于力学参数设计、分析过程中出现的偏差会直接影响深基坑支护结构设计的可靠性，任何参数都会对最终的设计结果带来直接的影响。例如在实际的数据分析和计算过程中，土压力的计算是支护结构承载力计算的重要指标，计算结果的不准确会导致支护结构无法充分发挥作用，容易引发塌方的风险[2]。但同时，土压力计算受到各种客观因素带来的影响，例如土体的含水率、土体颗粒的摩擦角参数等。总体的计算难度较大，极易因为细节的处理出现问题而导致力学参数设计不合理的现象。

（三）支护形式选择

现阶段随着建筑工程技术的发展，深基坑支护的方式较多，例如钢板桩、连续墙、锚杆支护等等。支护的形式多种多样，并且在应用的过程中会使用多种支护形式搭配，保证良好的支护效果。因此在支护形式选择的过程中，需要充分根据深基坑支护的需求、特点进行合理的调整，以便于满足岩土工程的需求。例如，较为常见的混凝土搅拌桩支护在支护能力、防水方面具有较高的优势，但通常用于深度不大于6米的深基坑支护过程中。大于6米的情况下，混凝土搅拌桩需要搭配其他支护形式才能充分发挥作用。并且在实际应用的过程中，容易出现边坡塌方和变形的风险。不同的支护形式，其在应用的过程中具有不同的应用特点，需要根据深基坑具体的地质、水文等综合的条件和参数进行有效的判断，以便于选择正确的支护形式，满足岩土工程施工的安全性、可靠性的要求。

（四）设计变更

由于岩土工程深基坑支护施工的复杂性较高，且在实际施工的过程中容易遇到各种突发问题，容易导致设计变更的现象。同时，事前设计的方式也会导致在施工的过程中，因为预判偏差引起设计方案可行性较低的情况。因此，岩土工程深基坑支护设计变更的现象并不少见。特别是在后续施工的过程中，深基坑在沉降监测过程中发现的问题可能需要临时增加或改变支护结构，以保证良好的支护效果。因此，无论是在设计还是施工的过程中，都需要考虑到工程现状带来的各方面影响，合理应对设计变更问题，以便于提升工程施工的可靠性[3]。比如在施工的过程中，施工机械设备的运行状态、操作人员的专业性都会对最终的施工结果带来一定的影响，从而导致在现场展开设计变更的现象并不少见。为了更有效的避免基坑支护失稳的情况，应当充分重视设计变更工作，为工程的有效展开提供可靠的保障。

（五）超挖或欠挖

岩土工程在施工的过程中，地下的地质条件往往复杂多变，不同层次的岩石、土层在开挖施工的过程中需要对施工方法进行精准的控制。在施工人员出现不当施工、操作不规范的情况下，很容易引起超挖或者欠挖的现象。比如在现场监测不到位的情况下，无法对机械施工进行有效的管理，从而导致挖掘机操作失误，引起超挖或者欠挖的情况。同时，由于岩土工程深基坑支护的设计属于静态，而施工是动态展开的，前期调查的过程中无法完全准确定位地下情况和施工参数，从而导致在实际施工的过程中出现偏差，引起超挖或者欠挖的现象。

（六）支护施工不到位

良好的设计、施工质量管理，对于支护施工的效果有直接的影响。但在实际的施工过程中，由于深基坑支护作业的复杂性较高，且施工具有动态性的特点，导致在施工的过程中容易出现操作不当、监管不足等方面的现象，从而使支护施工不到位。例如，在深基坑支护施工与地下室、停车场等施工并行展开的情况下，需要对墙体的中线、角度、排布距离等参数进行有效的控制。若施工过程中没有充分重视对相关参数的管理，很容易导致支护施工的不到位现象，并引起施工安全隐患。

二、岩土工程深基坑支护设计与施工措施

（一）工程概况

本工程是某市某混合用地建设项目的施工，工程整体为3栋办公楼以及附属的地下车库，3栋办公楼均采用筏板基础和钢筋混凝土框架结构进行建设。建筑结构整体采用12~31层建筑设计，并采用地下三层的停车场设计，以满足建筑实际使用的需求。3栋建筑基础埋深均为17.8m，基础与地下建筑施工均为深基坑作业，因此针对深基坑作业的需求展开支护方案的设计和施工，以满足岩土工程施工安全性、稳定性的要求。在实际的设计与施工过程中，采用优化设计和细部优化的方式，确保各项工作得以落实到位，从而全面提升工程的质量。

（二）岩土工程条件

施工现场使用的场地原为村庄，并在多年前因行政区域划分而废弃成为荒地。整体地形较为平坦，起伏不大。根据现场勘查和原位测试的结果进行分析，该地区的地质条件主要为人工堆积层、沉积层。人工堆积层主要为碎石填土、粘质粉土素填土、粉质粘土素填土。堆积层则主要为粉质粘土、砂质粉土等类型。并且在地下11~39米深处，有5层地下水，其中11~26.8米深处为3层层间水，其余为两层承压水，含水层主要以细砂和中砂构成。根据住建局和当地主管部门提供的材料，本工程的施工场地并没有设置地下管线。但由于施工场地临近某社区和五环路，导致施工场地受到限制，施工空间较为有限。总体上来说，施工场地并不会对周边设施带来直接影响，在支护设计的过程中可以不考虑相关设施的约束。

（三）基坑支护方案的选择优化

本工程的深基坑开挖深度为16.5~17.8m，为了保证主建筑基础的稳定性，基坑的面积较大，边坡支护长度较长，从而容易在基坑受力的影响下，导致支护结构出现变形、破坏的情况。因此在设计的过程中，将基坑的安全等级定为一级。同时，由于现场土壤主要为沙性土和粘土，且有丰富的地下水条件。为了保证基坑施工的安全性，支护方案的选择过程中采用连续墙、灌注桩、锚杆、上部钉墙和内支撑结合的支护方式。在具体的应用过程中，地下连续墙可以发挥良好的刚度、防渗性能，有效应对支护长度较长的现象。而锚杆支护可以有效应对空间较小的情况，使其的应用较为灵活，可以用于各种较小的空间进行支护，以保证良好的支护效果。而上部土钉墙和内支撑支护，可以用于安全等级较高的深基坑工程，有效提升工程整体的安全性与可靠性。在深基坑支护方案的优化评选过程中，整体采用模糊综合评判的方式展开。并针对多种组合方式进行有效的评判，最终选择综合评判值最大的上部土钉墙+灌注桩+锚杆支护的方案，有效减少主观判断对设计方案带来的不良影响，并全面提升方案设计的合理性[4]。

（四）基坑支护方案细部的优化

细部的优化对于减少设计变更，确保各项参数满足施工的要求具有非常重要的作用。在细部优化的过程中，本次工程采用弹性法模型和经典法模型共同计算土压力。并根据深基坑施工的工况，分开考虑在不同工况条件下深基坑开挖、支护施工的具体内容。例如在预应力杆的增加过程中，本次工程在土钉墙支护和开挖约4.8米处，安装第1道预应力锚杆，然后根据弹性算法得到的土压力分布，在8.5米处增加第2道锚杆，第3道锚杆则在12.5米处。根据不同的工况，合理计算施工时的支护施工内容，以便于满足工程施工的要求。

同时，为了确保基坑支护方案的参数满足实际的施工要求，本工程采用Plaxis软件模拟基坑的水平位移情况。并进一步调整桩基的直径，在不影响桩基稳定性的情况下将桩径从0.6调至0.8米，同时将桩间距从1.8调整至1.4m，全面提升桩基的稳定性与可靠性。而在嵌固深度的优化过程中，桩基的嵌固深度的增加会减少桩体的水平位移现象。其中嵌固深度为3米时，桩体的水平位移最大。而在5米和6米的深度时，水平位移较小，考虑到经济性目标，选择5米的坚固深度。而在整体稳定性验算的过程中，本次工程采用瑞典条分法、总应力法对整体的稳定性进行有效的计算，最终得出支护工程整体的安全系数满足相关规定的要求，可以保证深基坑施工的可靠性与安全性。

（五）深基坑支护施工管理工作的优化

为了确保施工环节的质量，本次工程进一步对施工管理工作展开多方面的优化。首先，参与深基坑施工的单位通过优选的方式，选择具有相关资质和经验的施工单位承接施工。并在施工开始前通过AR技术，使用BIM模型进行技术交底，针对设计方案中的重点和难点进行解析，从而确保施工技术、施工指导工作的质量与效果。其次，在施工的过程中由政府、主管部门以及第三方监理单位对施工现场进行好的监管，从而最大限度避免现场施工问题对施工质量和施工安全带来的不良影响。同时，为了避免施工现场出现的设计变更现象，通过制定紧急预案的方式，使设计和施工单位共同参与到现场问题的应对过程中，从而全面减少设计变更问题对支护施工带来的不良影响[5]。

三、结语

综上所述，岩土工程深基坑支护的设计与施工难度相对较高，且面对的施工环境较为复杂，在设计和施工的过程中不可避免的会面临各种突发情况。为了有效减少突发问题带来的安全事故以及施工进度问题，应当充分了解深基坑支护设计与施工过程中可能出现的各种问题，同时结合工程的特点，制定针对性的应对策略，以保证岩土工程的安全、高效、稳定的开展。

参考文献：

[1]吕辰.岩土工程中深基坑支护设计问题与应对策略[J].建材发展导向,2023,21(24):114-116.

[2]张海洋.岩土工程中深基坑支护设计问题与应对策略分析[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(19):65-67.

[3]马健.基于岩土工程勘察的深基坑支护设计及施工问题研究[J].西部探矿工程,2023,35(06):4-6.

[4]蓝会宾.岩土工程中的深基坑支护设计问题和解决措施[J].中国建筑金属结构,2022,(12):19-21.

[5]张欧阳,王震,徐铭扬.岩土工程施工中深基坑支护问题研究[J].建筑机械化,2022,43(12):60-63.