某地块工程深基坑支护设计探讨

某地块工程深基坑支护设计探讨

王梅

邵阳市第一建筑设计研究院422000

摘要：深基坑工程的支护结构形式决定了基坑工程的安全性和经济性。深基坑的护壁，不仅要求保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。各地通过工程实践与科研，在基坑支护理论与技术上都有了进一步的发展。本文就深基坑支护设计研究的现状就行了探讨，并分析了设计中存在的问题。

关键词：深基坑；支护设计；探讨

随着我国经济建设的迅速发展，城市建设步伐也在不断加快，伴随而来的是城市建设用地日益减少，现在已受到政府和社会各界的广泛关注。目前，城市建设的发展越来越重视地下空间的开发和利用，高层建筑地下结构越来越深，坡度越来越陡，并且很多深基坑边坡紧邻现有建筑物，由此而引发诸多的环境岩土工程问题及工程事故，不仅危及工程安全，造成巨大的人员伤亡和经济损失而且影响城市道路交通、供电供气、通讯等，引起社会不安。因此，深基坑的支护设计与施工成为了高层建筑突显的一个技术热点和难点。

1、深基坑工程现状分析

1.1、深基坑设计在城市发展中变得越来越重要

近年来，城市中的建筑密度随着城市现代化的推进而增大，随着高层建筑的不断兴建，深基坑开挖支护问题日益突出，地下空间的利用也变得尤为重要。地铁，是一个城市更进一步的标志性宏伟工程。如今无锡也加入到了地铁的新建中，想要在如此多的高楼大厦中打通时空的便捷的地下通道，不得不为此接受严峻的考验。

1.2、基坑越挖越深

住宅楼旁边“见缝插针”建高楼，开挖的深基坑令不少居民担心已有建筑的安全问题。基坑越挖越深，面积也越来越大，最深的为地下三层，面积达到10万平方米以上。或为了使用方便，或因为地皮昂贵，或为了符合城管规定及人防需要，建筑投资者不得不向地下发展。现在在大城市、沿海地区尤其是特区，地下3～4层已很寻常，5～6层也有。因此基坑深度多在10～16m间，在20m左右的也为数不少。因而深基坑开挖支护及对邻近建筑、道路及设施的影响日益为工程师们所关注，研究开发出许多好的措施。但是基坑开挖深度越来越深，开挖环境日益复杂，设计及施工人员经常遇到新的问题及新的挑战，从而使基坑工程的成功率降低。事故发生率更高。

1.3、基坑周围环境复杂

随着城市化的发展，对深基坑的设计支护要求越来越高，有些在重要高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并紧靠重要市政公路。而此处原有建筑结构陈旧，地上与地下管线密布。因此，对于专业人员的技术要求也更高，基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定，也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。

1.4、基坑支护方法众多

诸如人工挖孔桩，预制桩，深层搅拌桩，钢板桩，地下连续墙，内支撑，各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护，此外还有锚钉墙等。

1.5、基坑工程的风险性大

基坑工程的成功率较低，一旦基坑支护失效，常造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂，引发工程纠纷，甚至出现严重的破坏，造成重大的经济损失及人员的伤亡。

2、深基坑支护设计中存在的问题探讨

2.1、支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当

深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度，但由于地质情况多变且十分复杂，要精确地计算土压力目前还十分困难，至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题，尤其是在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构的实际受力。在深基坑支护结构设计中，如果对地基土体的物理力学参数取值不准，将对设计的结果产生很大影响。土力学试验数据表明：内磨擦角值相差5°，其产生的主动土压力不同；原土体的内凝聚力与开挖后土体的内凝聚力，则差别更大。施工工艺和支护结构形式不同，对土体的物理力学参数的选择也有很大影响。

2.2、基坑土体的取样具有不完全性

在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样分析，以取得土体比较合理的物理力学指标，为支护结构的设计提拱可靠的依据。一般在深基坑开挖区域内，按国家规范的要求进行钻探取样。为减少勘探的工作量和降低工程造价，不可能钻孔过多。因此，所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。但是，地质构造是极其复杂、多变的、取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此，支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。

2.3、基坑开挖存在的空间效应考虑不周

大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳，常常以长边的居中位置发生。说明深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时，支护结构要适当进行调整，以适应开挖空间效应的要求。

2.4、支护结构设计计算与实际受力不符

目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏；有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。极限平衡理论是深基坑支护结构的一种静态设计，而实际上开挖后的土体是一种动态平衡状态，也是一个土体逐渐松弛的过程，随着时间的增长，土体强度逐渐下降，并产生一定的变形。所以，在设计中必须充分考虑到这一点。

3、深基坑支护设计应做到以下几点

（1）充分利用新技术、新理念，具体事物具体分析，不要生搬硬套传统的设计理念。在现今的深基坑支护结构的设计领域，还没有公认的、权威的的计算公式，基本上都是摸着石头过河。深基坑支护结构的设计要区别其他设计领域，要改变传统观念，利用施工监测反馈动的态信息指引设计体系。

（2）重视支护结构理论和材料的试验研究，实践是检验真理的唯一标准。正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上。在深基坑支护结构的实验方面，我国与发达国家有较大距离，还有大量的路要走。不过，我国由于经济的飞速发展，大量高层超高层建筑拔地而起，所以积累了拥有大量的第一手施工数据，但缺少科学的测试数据，无法形成理论，我们以后一定要重视。

（3）勇于创新，设计支护结构时，开拓思路，多进行新的尝试。在施工中深基坑支护结构各元素往往是相互结合的，各结构相互结合，这就要求我们从全局出发，寻求新的设计思路，探索更好的计算方法。

4、结语

建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程，设计工程地址、水文地质、工程结构、建筑材料等。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体。因此，无论是结构设计还是施工组织设计都应从整体出发，将各部分协调好，才能保证它的安全可靠、经济合理。

参考文献

[1]李纯，潘秀艳.福建晋江某基坑支护方案设计[J].施工技术，2005，34（1）：21-22.

[2]徐杨青.深基坑工程设计的优化原理与途径[J].岩石力学与工程学报，2001，20（2）：248-251.