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

陈斯

中冶沈勘工程技术有限公司    辽宁 沈阳  110000

摘要：深基坑支护在设计与施工中，需要深入调查地质环境，了解周边的环境，以实际为基础进行合理的设计与施工。在实施设计中需要反复检验，以此确保工程施工的安全性。在具体工程建设中，需要以科学的态度应对设计和施工问题，有效解决相关的影响因素，进而提升深基坑支护工程施工质量。

关键词：岩土工程；深基坑；支护施工

引言

深基坑是矿山岩土工程中的重要组成部分，且深基坑的稳定性、安全性直接影响着矿山岩土工程整体的安全稳定。同时，由于深基坑相对于一般基坑工程而言，前者的处理难度及技术要求均比较高。再加上矿山岩土工程建设中所面临的地质条件也更加的复杂，这样不仅提高了设计难度，而且也增大了设计方案执行过程中的风险，稍有不慎便会造成不可挽回的重大损失。因此，设计人员必须要根据矿山岩土工程现场的地质情况，合理选择及设计支护措施，提高深基坑的质量及稳定性，才能为矿山岩土工程建设的顺利开展奠定坚实的基础。鉴于此，本文结合实例针对矿山岩土工程中常见的深基坑支护设计问题展开分析，并提出有效的应对策略具有良好的现实意义。

1岩土工程深基坑支护技术概述及重要性分析

1.1概述

深基坑支护技术是岩土工程的重要施工技术之一，主要针对深度超出常规、地形地势复杂或者对周围环境要求严格的基坑工程所采用的支护措施，具有临时性的特点。深基坑支护技术应用的主要目的在于保证开挖施工的稳定性，避免土壤侵蚀、坍塌等灾害的发生，并保障周围建筑及地下管线的安全。深基坑支护技术类型较多，具体包括钢板桩、水泥搅拌桩、混凝土板桩等，不但能够有效支撑土体，且部分支护结构具有挡水等作用。不同支护技术类型的特点、适用范围等有所差异，施工人员需要结合工程情况、地质条件、地下水情况等因素合理选择深基坑支护技术。例如钢板桩支护的应用频率较高，具有操作便捷、使用成本低等优势，在软土地区常用，但是因为受钢板桩自身性质的影响，或者支撑等其他系统设置不合理，变形明显；地下连续墙在深基坑支护施工中也较为常用，是一种泥浆护壁下分槽段建成的墙体，材料主要为钢筋混凝土，具有较强的刚度和防渗性能，因此适用于诸多地质条件和环境，适用于基坑底面以下深层软土的施工作业；钢支撑主要用于小坑或软土层，具有结构单一、施工便利以及可重复应用等特点；板桩支撑主要用于较深、较大面积基坑或坚硬土层，具有较好的稳定性，承载性能强；土钉墙支护是常用的边坡稳定技术，主要通过土钉与土体之间的摩擦力提供支护力，具有结构轻便灵活、施工便利、成本低等优势，适用于较浅至中等深度基坑施工，多数情况下用于粘性土、砂土和粉质土等土层；钻孔灌注桩支护主要为土中钻孔并灌注混凝土生成的桩基础，具有承载性能强、稳定性好、适用范围广等优势，能够提供一定的侧向支撑力，满足深度较大、地质条件复杂的基坑的施工要求，可用于各种土层，如砂土、粘土、软土等；锚杆支护主要通过对土体钻孔，同时将钢筋等锚杆安装在孔内，通过注浆等方法粘结锚杆和土体，生成支护结构，锚杆支护能够提供稳定的拉力，有效控制变形等问题，目前主要用于深度大、地形地势复杂的基坑施工，尤其适用于坚硬土层。

1.2重要性

深基坑支护技术在岩土工程施工中具有重要的应用价值。首先，随着城市化步伐的加快，地下空间的开发和利用水平明显提高，这一背景下深基坑工程数量明显增加，对支护技术的需求也明显增加。其次，深基坑工程通常涉及复杂的地质环境与周边条件，或者周围紧邻其他建筑、地下管线等，因此需要重视深基坑支护技术的应用。最后，深基坑支护技术的应用与岩土工程的安全性、稳定性密切相关。通过采取有效的支护措施，能够避免发生基坑坍塌等安全事故，为事故作业的安全、顺利进行提供保障。另外，合理的支护设计能够达到降本增效的目的。

2深基坑支护设计形式

2.1桩墙支护技术

该技术主要是通过在基坑周围打入一定数量的桩，然后在桩之间设置挡土墙，以形成一个稳定的支护结构。这种技术的优点是可以有效地防止基坑的侧壁和底部发生塌陷，保证施工的安全。同时，桩墙支护技术还可以根据实际的地质条件和施工需求，灵活地调整桩的数量、位置和深度，以及挡土墙的高度和厚度，以达到较好的支护效果。此外，桩墙支护技术还具有施工周期短、成本低、适应性强等优点，因此在深基坑支护施工中得到了广泛的应用。

2.2土钉墙支护技术

土钉墙支护技术是岩土工程基础施工中深基坑支护施工技术的一种主要类型，它通过在基坑周围设置钢筋混凝土土钉，将土体与支护结构紧密连接，形成一个稳定的支护体系。这种技术具有施工简便、成本较低、适应性强等优点，广泛应用于基坑开挖、边坡稳定等工程领域。土钉墙支护技术的基本原理是在基坑开挖过程中，通过钻孔将土钉插入到土体中，然后将钢筋笼与土钉焊接在一起，形成土钉墙。土钉墙与周围土体共同承受基坑开挖产生的土压力和水压力，使基坑保持稳定。此外，土钉墙还可以通过设置预应力锚杆、喷射混凝土等附加措施，提高支护结构的承载能力和抗变形能力。

2.3排桩支护

在进行基坑工程时，对于场地狭窄，周边环境复杂的深基坑，为了保证施工安全和稳定性，通常需要在基坑周围设置抗滑桩。通过桩与桩之间的连接形成连续的支护体系，从而达到稳定基坑的目的。抗滑桩的承载力对于基坑的稳定性至关重要，因此需要选择合适的桩身材料。桩身材料的选择应该考虑到地质条件、地下水位、经济性、施工条件等因素。常用的桩基材料包括素混凝土、钢筋混凝土和钢管桩等。素混凝土桩具有成本相对较低、施工简单，但由于素混凝土抗弯、抗剪能力较差，实际工程中，应用较少。钢管桩适用于基坑深度较浅、土质条件较好和需要承载较小水平荷载的情况，钢管桩具有成本低、施工简单、维护方便等优点。钢筋混凝土桩则适用于较深的基坑和需要承受较大水平荷载的情况，工程中往往还会搭配锚索一起使用，因此钢筋混凝土桩具有较高的抗弯和抗剪强度，并能有效的控制支护结构的位移，是目前应用最广的基坑支护形式。在选择桩身材料时，还需要考虑到施工方法。例如，混凝土桩可以通过沉管、钻孔灌注或预制等方式进行施工，而钢管桩则一般通过钻孔方式进行施工。因此，在选择桩身材料时，需要综合考虑施工条件、成本、承载力等多种因素，以确保基坑工程的稳定性和安全性。

2.4地下连续墙支护

地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。地下连续墙具有两大突出优点：一是对周围环境影响小；二是施工时无噪声、无振动。在城市中修建地下工程与现有建筑物紧密连接，受环境条件的限制或由于水文地质和工程地质的复杂性的影响，很难设置井点排水等情况下，采用地下连续墙施工方法具有明显优越性。此外，地下连续墙不仅可用于深基础护壁的临时支护结构，而且在采取一定结构构造措施后可用做地面高层建筑基础或地下工程的部分结构。但地下连续墙也存在施工成本高、施工难度大、工期长等缺点。

3岩土工程中深基坑支护设计的问题

3.1土体取样误差

在岩土工程中，深基坑设计是一项至关重要的任务。设计单位需要充分研究勘察单位的土壤试验报告等数据，以了解现场土体的实际情况，为后续制定设计方案提供有力依据。但现实情况是，部分勘察人员专业性不强，导致采样不够规范、采样程序缺失，无法保证土壤资料精准。比如，由于个别勘察人员专业能力不足，无法根据现场地质情况选择合适的采样方法及采样设备，时常应付了之，导致土体取样不准确，进而也应影响了采样结果的准确性；在土壤采样时，未严格按照相关规定对样品进行规范处理，导致选定的样品缺乏代表性，从而影响后续试验结果的准确性。此外，采样程序存在漏洞，如采样点分布不合理、采样方法不适应现场条件等，也会导致土体取样误差增大。

3.2力学参数不合理

岩土体工程深基坑施工过程中，物理力学参数不合理是较为常见的问题。通常情况下，设计人员需掌握岩土粘聚力、内摩擦角等关键力学指标，分析主动与被动土压力参数等，以此制定科学的设计方案。但现实情况是，因岩土体不够匀称、物理力学性能指标差异较大、实验数据与施工数据不相符，因此设计人员无法准确选取相关指标，导致选用的支护结构不合理，产生结构变形、土体坍塌等问题，引发安全事故。故设计人员应在研究勘察单位提供的相关数据的前提下，将丰富经验融入到数据分析中，在一定范围内合理微调，综合选取相关指标来设计。

3.3设计评价不到位

深基坑施工中的支护失稳问题已经成为岩土工程领域的难题。事实上，问题的根源在于设计评价的不到位。设计人员在进行深基坑支护结构设计时，往往未能充分考虑空间效应的评价工作。深基坑工程所处的地质环境往往是复杂多变的，不同地质条件下的基坑支护结构表现出不同的空间特性。因此，在进行支护设计时，设计人员需要充分了解和掌握这些空间效应，以确保设计的合理性和科学性。然而，当前许多设计人员在进行深基坑支护设计时，往往只关注水平支撑力的增加。正是由于这种观念的影响，易导致支护结构在施工过程中出现空间失稳、变形等问题，进而影响工程质量，甚至造成严重的损失。

4岩土工程中深基坑支护设计的应对策略

4.1提升设计理念

我国在深基坑支护建设方面的科研工作开展得比较晚，近年来，在这方面的工作已经取得了一定的进展。研究人员利用对深基坑支护的施工技术数据进行了广泛的搜集，并对其进行了深入的探讨和研究，最终总结了很多优秀的深基坑支护施工技术和工艺，从而达到了对支护结构进行了科学的、高效的控制。我国由于受建设工程相关的理论观念的影响，目前正持续地进行着对深基坑支挡结构的设计理论的调整与完善，然而，目前还没有一个具有普适性的体系，因此，在具体的工程建设过程中，必须根据具体的地质情况，对其进行相应的调整。在此过程中，要避免设计内容过于理想化，致使设计内容与真实的施工环境有较大的差异，从而对整个工程的稳定与安全产生较大的影响。在进行岩土的设计时，需要具备很高的专业素养和综合素质。

4.2加强信息反馈体系建设

在进行岩土工程的深基坑支护的建设的时候，我们可以运用科技手段，建立起一个信息收集系统，让管理人员实现对项目建设的实时监测，确保项目建设中的一些问题被及时的反映出来，以此来保障项目建设的质量与安全。在实际的施工中，当一些数据与设计方案之间出现偏差时，信息反馈系统可以将这些偏差传递给有关的工作人员，并对这些偏差的具体因素进行了详细的剖析，施工人员可以依据这些反馈来核实问题，快速找到问题的根源，并对这些问题进行有效的处理。利用信息技术，可以有效地减少施工中的一些安全隐患，进而降低了事故发生的概率。

4.3开展全面的施工监控

在深基坑支护设计及施工前，必须建立完善的安全标准，实时监督施工各环节。在进行支承设计和施工时，按照现行规范和安全标准选择施工工艺。有关部门要结合当前工程的开发情况，建立具体的安全标准，有序开展深基坑支护施工建设工作，避免出现不规范施工的发生。提高对监理工作的重视，完善施工程序，实现深基坑支护施工深度的全面监督，从源头上做好施工维控工作，避免施工质量问题导致再施工问题的出现。在提高工程开发经济效益的同时，推进深基坑支护设计及施工的现代化发展。在深基坑挖掘中，内外土体将由静土压状态转换为主动土压状态。随着应力状态的变化，如果变形过度就容易导致结构的不稳定。因此，在支承设计中，需要结合现场的实际情况，采取有效的支护措施，全面地检查支承结构，只有周边结构的稳定，才能为施工安全提供有力的保障。验证支承结构设计，为结构施工提供科学的指导。结构监测涉及平面和高度，还应该监测支承结构及土体位移，并做好附近建筑物观测。观测工作要有计划地进行，确保深基坑支护观测的完整性和及时性。对于需要观察的项目，提前设定预警值。做好完整的观测记录，包括曲线和观测报告。对于深基坑支护施工的复杂点，需要针对周围土体特性进行定向设计，以确保支撑结构稳定安全。对基坑周边土体沉降、水平位移等信息进行全面的记录，通过对实际数据的研究，做好现场的施工控制，防止出现安全隐患。

4.4提高设计能力

深基坑支护设计过程中，针对特殊地质环境的设计，需要不断提高技术应用水平。设计人员需要不断优化技术能力，在工作中加强经验的积累，提高对工程设计的理解，修正在设计中的错误。结构的设计应符合岩土工程情况，体现设计的价值。把提高设计质量作为深基坑支护建设的重要保障，根据工程实际科学地设计，实现结构支撑的作用。

4.5采用新型材料与设备

首先，新型材料的应用可以提高基坑支护的稳定性和耐久性。例如，高强度、耐腐蚀的钢筋混凝土可以增加基坑支护结构的承载能力和抗腐蚀性能，提高其使用寿命。预应力锚固技术可以通过施加预应力来增强基坑支护结构的稳定性，减少变形和破坏的风险。此外，还可以采用土钉墙、地下连续墙等新型支护结构形式，根据具体情况选择合适的材料和结构形式，提高基坑支护的效果。其次，新型设备的应用可以提高工作效率，减少人工操作误差，提高施工质量。例如，智能化监测系统可以实时监测基坑周边建筑物、地下管线等的变形情况，及时发现问题并采取相应措施，保证施工安全。自动化施工机器人可以实现自动化的开挖、支护和拆除作业，减少人工操作的需求，提高工作效率和安全性。此外，还可以采用无人机、激光扫描仪等高精度测量设备，对基坑支护结构进行精确测量和监测，确保施工质量。

4.6科学化设计坑壁形式

为了保证工程的施工方案能够符合工程的设计要求，在进行深基坑工程的施工前，必须对基坑的围护结构进行全面的调整。在施工过程中，要根据基坑的实际情况，夯实工程施工的地基，并按照规范的技术要求，进行结构的支护管理。例如，在工程施工过程中，管理者要对工程周围的环境，地下水文状况，地质现状，开挖资料等进行综合评判。通过对基坑支护结构的安全分析，实现基坑开挖作业时的开挖深度区间的精确定位。在此基础上，根据已有的施工经验，对边坡的坡度进行判定，保证工程施工、基坑支护效果在规范之内。

结束语

就岩土工程而言，深基坑的建设是一个相对复杂的问题，并且存在着很大的风险性。所以，要想确保深基坑的建设品质，就一定要注重深基坑支护工作的有效开展。有关的设计工作要结合施工现场的实际情况以及项目的特征，对深基坑的支护展开合理的规划。在建设的时候，施工管理人员要对整个建设的进程进行高效的管理与控制，要对整个建设的每一个环节都要进行科学的指导，确保建设的每一个环节都是符合逻辑的，这样才能确保工程建设水平达到预期。

参考文献

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