关于岩土工程中深基坑支护设计的探讨

摘要：不管是从技术安全的角度来考虑, 还是从施工是否便利的角度, 亦或是从环境保护的角度来考虑, 深基坑支护工程都将是一个复杂的系统工程。我们知道, 深基坑工程是一项临时性工程, 一度地考虑安全问题会导致投资过多, 但是反过来考虑, 过于注重经济效益又可能导致基坑失稳破坏, 因此如何选择一个科学合理的支护方案是就成了深基坑工程成败的关键。本文分析了深基坑支护设计存在的问题，探讨了改进深基坑支护设计的措施。

关键词：岩土工程;深基坑;支护设计;措施

伴随着城市经济的迅速发展, 当前的各大城市普遍出现地价暴涨、城市拥堵、地窄人稠等现象, 也就是说未来城市规划向空中和地下发展将是个总体趋势。高层建筑的开发, 地下空间的发展, 产生了大量的深基坑工程。从目前的统计数据来看, 北京地区最深已接近 30m, 宝钢热轧厂铁皮坑的挖深已达 32.2m。不管是从技术安全的角度来考虑, 还是从施工是否便利的角度, 亦或是从环境保护的角度来考虑, 深基坑支护工程都将是一个复杂的系统工程。我们知道, 深基坑工程是一项临时性工程, 一度地考虑安全问题会导致投资过多, 但是反过来考虑, 过于注重经济效益又可能导致基坑失稳破坏, 因此如何选择一个科学合理的支护方案是就成了深基坑工程成败的关键。

一、深基坑支护设计存在的问题

1、土体的取样具有不完全性

深基坑支护结构设计，必须对土层进行取样分析，取得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随机钻探取样，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，因此，支护结构的设计也就不完全符合工程的实际情况。

2、基坑开挖存在的空间效应考虑不周

工程实测资料表明：基坑周边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。这说明深基坑是一个空间问题。传统的深基坑支护结构设计是按平面应变问题处理的。对一些细长基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形的深基坑则差别较大。所以，在未进行空间问题处理前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。

3、土体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设计。由于地质情况复杂多变，尤其是在深基坑开挖后，土的含水率、内摩擦角和粘聚力三个物理力学参数是可变值，要精确地计算土压力就十分困难。因为土体物理力学参数选择问题的复杂可变性，目前仍旧采用的库伦公式或朗肯公式计算出的结果，就很难准确反映支护结构的实际受力情况。土力学试验数据表明：内磨擦角值相差50 ，其产生的主动土压力就不同;原土体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，对土体物理力学参数的选择也有很大影响。

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，而实际上坑壁土体是处于一种动态平衡状态，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。在支护设计中应充分考虑这一点。

二、改进深基坑支护设计

1、转变传统深基坑支护工程设计理念

近年来，我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验，初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律，为建立健全深基坑支护结构设计的新理论和新方法打下了良好的基础。 但对于岩土深基坑支护结构的实际设计和施工方法仍处于摸索和探讨阶段，而且，目前我国还没有统一的支护结构设计的相关规范和标准。 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。 这些陈旧的计算理论所计算出的结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大，既不安全也不经济。 因此，深基坑支护结构的施工工程设计不应该再采用以往传统的 \"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导的信息反馈动态设计体系。

2、大力开展支护结构的试验研究

正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是，在深基坑支护结构方面，我国至今尚未进行科学系统的试验研究。在支护工程施工的过程中积累的技术资料很丰富，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(包括实验室模拟试验和工程现场试验)，虽然要耗费资金，但由于深基坑支护工程投资巨大，在科学试验的基础上进行设计时，肯定会节省可观的费用。因此，工程现场试验是非常必要的，同时它可为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的第一手资料。

3、建立变形控制的新的工程设计方法

岩土工程中深基坑支护结构变形观测的内容包括：基坑边坡的变形观测、 及周围建筑物及地下管线变形观测等。 通过对监测数据可以及时分析并及时了解土方开挖及支护设计在实际应用中的情况，分析其存在的偏差便可以及时的了解基坑土体变形状况以及土方开挖影响的沉降情况还有地下管线的变形情况等。 对设计中存在的偏差，在下部施工中及时校正设计参数，对已施工的部位采取恰当的补救和控制措施，为此，要求现场变形观测的数据必须准确 、可靠 、及时，要求变形观测人员严格按照预定设计方案精心测量、 认真负责，保证观测质量。 如果在实际测量中确实发现异常情况，就需要即时研究采取措施以防止其恶化。 而一旦出现大的变形或滑动，立即分析主要原因，做出可靠的加固设计和施工方案，使加固工作快速而有效，防止变形或滑动继续发展 研究和应用已有的基坑工程行业的和地区性规范以及当地的工程经验。 对于重大复杂的基坑工程目前国内采用专家论证的形式，对保证工程安全 、降低造价是有效和现实的一种方法。

转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/jianzhushejilw/5809.html