建筑深基坑支护设计与施工存在的问题与解决对策

1、    建筑深基坑支护设计与施工存在的问题与解决对策    刘明建前言：近几年来，高层建筑的迅速兴起，促进了深基坑支护技术的发展。各地在深基坑开挖和支护技术方面积累了丰富的设计和施工经验，一大批新技术，新结构，新工艺不断涌现，取得了不少的经验，但也存在了问题，本文分析了产生的原因，并提出了相应的施工管理对策。基坑支护的重要性目前，在岩土工程中基坑施工时，为确保施工安全，防止塌方事故发生，必须对开挖的基坑采取支护措施，建筑基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件，基坑类型，基坑开挖掘深度，降排水条件，周边环境对基坑侧壁位移的要求，基坑周边荷载，施

2、工季节，支护结构使用期限等因素，做到合理设计，精心施工，经济安全。深基坑支护工程施工中存在的问题及原因分析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，要精确地计算土压和目前还十分困难，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，准确计算出支护结构的实际受力比较困难。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

3、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也是一种动态平衡状态，也是一个土体逐渐松驰的过程，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这一点。基坑土体的取样不具有代表性。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供可靠的依据。一般在深基坑开挖区域2-3倍范围内，按相关规范的要求进行钻探取样，由于为了减少勘探的工作量和降低工程造价，不能钻过多钻孔

4、，因此，所取得的土样有时就有一定的随机性和不完全性。但是，地质构造是复杂多变的，这样取得的土样的数据不具代表性，因此不可能全面反映土层的真实情况，因此，引致支护结构的设计也就不完全符合实际的地质现状。边坡施工达不到设计，规范要求，常存在超挖和欠挖现象。一般深基在开挖时均使用机械开挖，人工简单修坡后即开始挡土支护，初喷工序，而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖机操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖的边坡表面平整度，顺直度极不规划，而人工修坡时不可能深度挖掘，只能就机挖表面平顺修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现超挖和欠挖现象。土层开挖和边坡支

5、护不配套。施工过程中，大型工程均是由专业施工队伍来分别完成土方和挡土支护工作，而且绝大部分都是两个平行的合同，这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾朱土方支护所需工作面。留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作，以致使支护施工滞后土方施工，因支护施工无听任平台完成钻孔，注浆，布网和喷射砼等工作，而不得不用土方回填或控设架子设置操作平台来完成施工，这样不但难于保证进度，也难于保证工程质量甚至发生安全事故，留下质量隐患。喷射砼厚度不够，强度达不到设计要求。目前建筑工程基坑支护喷射硷常用于喷法施工，其主要特点是设备简单

6、，体积小，输送距离长，速凝齐可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工，虽然干喷法设备操作简单方便，但因原材料质量控制不严，配料不准，养护不到位等因素，往往造成喷后砼的厚度不够，砼强度达不到设计要求。成孔注浆不到位，土钉或锚杆受力达不到设计要求。深苦坑支护所用土钉或锚杆钻孔直径为100-10mm的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不要同。钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难，孔洞坍塌，无法插筋和注浆，再者注浆时配料随意性大，注浆管不插到位，注浆压力不够等而造成注浆长度不足，充盈度不足，而使土钉或锚杆的

7、抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。深基坑开挖存在的空间效应考虑不周。深基坑开挖中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头小，深基坑边皮的失稳，常常以长边的居中位置发生。这足以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劳取酬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。深基坑支护设计的改进转变传统的设计理念。对于深基坑支护结构设计，国内外至今尚未没有一种精确的计算方法，

8、目前仍处于摸索和探讨阶段，我国也没有统一的支护结构设计规范，土压力分布还按库伦或朗肯理论确定，支护桩仍用“等值梁法”进行计算，其计算结构与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大，发戏不安全也不经济，由此可见，深基坑支护结构的设计不应再采用传统的“结构荷载法”而应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主层的信息反馈动态设计体系，这也是工程设计人员需要加强的科研攻关方向。建立变形控制的新的工程设计方法。目前，设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设计方法，其计算结果具有重要的参考价值。但是，将这种设计方法用于深基坑支护结构，只能单纯满足支护结构的强度要求，而不能保证支护结构的刚度，众多工程事

9、故就是因为支护结构产生过大的变形而造成的，由此可见，评价一个支护结构的设计方案优劣，不仅要看其是否满足强度的要求，而且还要看其变形大小。大力开展支护结构的试验研究。正确的理论必须发培养费大量试验研究的基础上，但是，在深基坑支护结构方面，我国至今仍缺乏系统的科学试验研究，一些支护结构工程成功了，也讲不出具体成功之处，一些支护结构工程失败了，也说不清失败的真实原因，在支护工程施工的过程中积累了技术资料很丰富，但缺少科学的测试数据，无法进行科学分析，不能上升到理论的高度，这是一个很大的缺陷。开展支护结构的试验研究，虽然要耗费部分资金，但由于深基坑支护工程投资巨大，如经过科学试验再进行设计时，肯定会节

10、省可观的经费，因此，工程现场试验是非常必要的，通过工程实践积累好大量的测试数据，可对同类工程的成功打好基础，为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的第一手资料。探索新型支护结构的计算方法。高层建筑的飞速发展给深基坑支护结构带来一场技术革命。在钢板桩，钢筋混凝土板桩，钻孔灌注桩挡墙，地下连续墙等支护结构成功应用后，双排桩，土钉，组合拱帷幕，旋喷土锚，预应力钢筋混凝土多孔板等新的支护结构型式也相继问世，但是，这些支护结构形式的计算模型如何建立，计算简图怎样取选，设计方法如何趋于科学，仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。目前，深基坑支护结构正在向着综合性方向发展，即受力结构与水力结构相结合，临时支护结构与永久支护结构打结合，基坑开挖方式与支护结构型式相结合，这几种结合必然使支护结构受力变得更加复杂，所以建立新型支护结构的计算模型和方法，已成为深基坑工程设计技术的当务之急。结束语综上所述，基坑的开挖与支护结构是一个