深基坑支护设计中常见的问题解析

摘 要：本文论述了深基坑工程是一门实践性以及综合性很强的学科，尤其是其支护方案的优劣情况，直接影响到工程进度、工程质量以及工程成本，在整个基坑施工中占有非常重要的地位。但实际中面临着基坑越来越深的情况，特别是在环保要求越来越高的今天，我们必须得以严谨、科学的态度来对待深基坑支护设计问题。文章分析了岩土工程中深基坑支护设计中当前存在的重点问题，并提出了相应的解决方案，希望在以后的深基坑支护设计中不断总结经验，提高技术水平，以进一步完善深基坑工程的理论。

关键词：深基坑；支护设计；常见问题

引 言

近年来，伴随着社会主义经济建设的迅速发展城市中涌现了大量高层建筑。由于城市地价越来越高，建筑物的拓展空间只有高空以及地下两个方向开发利用。这种可能对建筑基坑的设计计算施工技术理论提出了更严峻的考验，但是与此同时也推动了深基坑工程设计理论以及施工技术的进步。尽管当前已发展了许多种具有特色且实用的基坑支护方法，但是还有许多深基坑支护设计方案依然不安全或者过于保守导致浪费。如何保证深基坑工程的设计能达到既安全又经济，已成为当前岩土工程设计人员不得不考虑的问题。笔者将根据自身总结出来的经验，论述了有关深基坑支护设计过程中仍存在的一些問题并提出处理方案。

1 深基坑支护系统

在城市建筑建设中，由于建筑物密度太大，在建筑深基坑开挖过程中，没有多余地方供边坡放坡之用，所有经常依靠于支护手段来确保基础工程的正常开展。需要支护的结构大致有以下几种形式：

（1）经深层搅拌或高压喷射而形成的水泥墙。这种支护适用于开挖深度小于6m的基坑，此方法施工过程中噪声较小，且抗渗能力较强，能够提高人工降水的效果。

（2）钢筋混凝土的支护桩。目前这种类型的支护应用非常广泛，在加设锚杆的情况下可以用于较深的基坑护坡。

（3）拱圈式增体结构。这种方法合理利用了拱式结构受力均匀的特点，可适于开挖深度在10m左右的基坑。

（4）地下连续墙和沉井结构。这种结构的水平刚度相对较大，并且对周围环境影响小，而且对土层条件适应性强，可以适用于各种深度基坑的开挖，而且还可以做主体结构。

（5）纤维织物袋装土迭垒、土钉墙等方法。

对于支护结构的选择必须根据基坑周边环境、开挖深度、水文地质与工程地质条件等多因素综合考虑。水平方向上的土压力是作用在支护结构上的主要承载，另外土压力大小的确定现在仍沿用以前的土压力理论来确定，但是由于理论的工程实际与假设条件存在有一定的差别，实现主动以及被动土压力都与支挡物的位移有直接的关系，且它大小对试验参数影响也是非常敏感的，所以，要想精准的确定支护系统结构上土压力的大小是非常困难。

2 设计方案常遇见的问题

2.1 设计依据不够恰当

在当前的设计方案中，有很大一部分设计方案在设计依据一栏中经常发现一部分已废止或不恰当的规范仍在延用，此外还有一些地方法规或地方标准的，必须按地方设计标准执行，其中《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99次之。规范之间的内容或有存在相互矛盾的地方，另外对于设计方案如果能通过之后，现场监理有可能会按照设计依据上提及到的不同规范来要求施工企业，即是从严要求。一个比较完整的设计方案必须包括诸如：设计的方案总体描述（设计参数以及采用的什么支护结构等），必须把有可能出现的问题提及到。这既是设计单位技术的体现又是对自己的保护。

2.2 深基坑的安全等级

基坑的安全等级是衡量支护结构和周边环境对变形的适应能力以及基坑工程对周边环境可能造成的危害程度的量度，对于一个基坑而言，必须根据周边环境，将整个工程合理的分成多个区进行分区处理，然后再根据每个区块的情况，将基坑侧壁分为多个安全等级，力争做到对基坑规划做到更加合理经济。

2.3 确保基坑周围环境足够完善

当前有许多基坑周边环境的条件不够完善，尤其是周边建筑物（构筑物）的基础型式，距离基坑的距离、管线的类型、走向、埋深等。

2.4 基坑设计中技术与经济问题

基坑设计方案没有绝对的对错之分，基坑设计只有越接近极限平衡状态越好。任何设计方案只是一个失效概率问题，没有绝对的最佳方案。这就要求我们设计人员在方案设计中高度重视基坑支护检测结果，监测单位不断反馈的数据，就能积累到一些经验。基坑支护方案往往做不到技术、经济同时兼顾，如果工程没有资金方面的压力的话，对于任何一个工程单位来说都能够做，对于临时工程（基坑工程）来说，业主是非常重视资金方面的投入，经常不愿意投过多的资金，很多业主把基坑支护设计做到“摇而不倒”的境界，虽然这是不可能做到，但是业主必须得深刻地认识到基坑支护工程的重要性与必要性。根据基坑工程安全等级，选用合理的系数来进行计算。

3 计算书中常遇见的问题

3.1 水泥土重力式格挡墙

水泥土重力式挡墙在深基坑围护工程中，是一种较为经济的方案，该支护结构形式具有工程造价低、工期短、止水性好等优点，不需要另外设置止水帷幕。但是是泥土重力式格挡墙的缺点也存在，其要求基坑开挖深度不能太大，否则就会降低其经济效益。在地下水位较高的软土地区，用水泥土支护墙的基坑开挖深度一般不宜超过7m。当基坑开挖深度在5m以下时，才能获得比较好的技术经济效果。

3.2 土钉墙

（1）土钉墙的设计参数与实际操作无法实施或者参数超规范，例如土钉墙喷射混凝土的厚度不大于80mm，内力折减系数不大于0.8，水灰比不小于0.5，再或者最下面一排的土钉距离基坑底部小于了0.5m。这些都属于设计参数超规范，造成实际操作无法实现，

（2）在土钉墙坡顶设置了排水沟。这一点也最好不要做，如果迫不得已要做也得离基坑坡顶稍微远一些或者在基坑的底部。这主要是因为任何一种基坑支护型式都会造成基底发生变形，当在坡顶设置了排水沟的时候，由于土钉墙的支护结构的变形量比较大，经常在坡顶会出现裂缝，把砖砌排水（截）沟给拉裂开来，这样的话如果沟中有水就会通过坡顶的缝隙渗漏至土压力区，进而加速基坑发生变形，这样对于整个基坑是非常不利的。

（3）在土钉端部必须有锚头详图，最好在土钉端部设纵横向井字筋和加强筋，使混凝土壳形成一个整体面板，这样能承受更大的压力。

3.3 地下水的处理

地下水控制是基坑工程中的一个难点，其主要受到两个方面的影响，既土质和地下水位的影响，这就导致了开挖方法超声很大的差异。地下水位较高时，作用在支护工程结构上的压力相对较大，致使支护结构变形量相对较大，非常容易造成流砂现象、地下水流量、流速较大严重时还会产生坍塌基坑现象。针对这类问题，一个非常重要的举措是可以采用全止水式结构，在支护设计时可以使用深层搅拌桩等坑内采用管井降水或地基加固等措施提高土体的耐压强度，增加土体抗管涌、抗流砂的能力、抗承压水，最大可能的减少对围护体的侧压力，进而提高基坑施工的安全度，必要时还得采取坑内、坑外降水措施，增建排水设施。

3.4 锚 杆

（1）锚杆的锁定值与设计不匹配，如果锁定值小，那么允许的变形值就大，锁定值最好取锚杆的受拉值的0.35～0.65倍。

（2）锚杆所配置的钢筋或者钢铰线和荷载不太相符，就会很容易超出锚杆的承载基础，就导致了锚杆不能完全承受了基坑压力。

3.5 其 它

（1）施工组织设计经常缺少应急预案以及监测方案后者预警值不合理，另外一个基坑的安全等级是不同的，对于不同的环境应该采用不同的基坑安全等级。

（2对于监测点布置不够合理，按要求基坑的监测点最好放在同一个剖面上，如内力、位移等，这样更有利于实际分析和比较。

（3）在当期基坑支护设计方法尚无成熟就开始用以计算基坑周围的土体变形，在施工中必须通过准确及时的监测，科学指导基坑开挖和支护，面对突发问题及时采取应急措施，避免或最大程度减轻破坏性的后果。

（4）差异性地面沉降存在于基坑开挖过程中，产生的地面沉降一般表现为以下几个方面：第一种是地下水疏干所产生的差异性地面沉降，第二种是因为护坡设施的侧向变形所造成的地面沉降，最后基坑涌砂引起地面变形尤其是在地下水丰富的地段。另外基坑开挖工程会导致地下水形成相當大的水势差，造成含水的粉砂层，细砂层等具有更大的向基坑涌出的趋势，在止水帷幕失效或由于降水未达到设计要求的时候，会由于过大的水头压力而造成涌砂的现象。造成结果就是基坑边坡失稳以及基坑周边的地面产生严重的凹陷变形，因此就要求基坑监测的单位人员及时监测及时上报监测数据以便于指导施工。另外，值得我们注意的是，假如在基坑开挖深度内没有揭露出含水的砂层，不会产生涌砂，也不可以认为地面变形的现象不会发生，事实上，大量的基坑隆起，所造成的后果与涌砂的结果是极其相似的。

4 结束语

深基坑地基土的类型、地下水位的高低和周边环境等均是深基坑的支护结构选型时必须考虑的一些极其重要的因素。假如支护结构型式选择合理，那么就可以做到整个基坑和周边建筑物安全、牢固、可靠，并且可以带来相当可观的社会与经济效益；但是如果由于经验不足或者其他各种原因造成支护结构型式选取不恰当，不仅会危害基坑和周边建筑物的安全，并且还会影响整个周边环境，因此，今后深基坑工程发展的必然的一个趋势就是怎样才能使支护结构选型更加的合理和恰当。

参考文献

[1]何家趾，董建忠.深基坑支护结构设计及存在的问题研究.四川建材，2007：（3）.

[2]巫东辉，林再石.有关深基坑支护设计与施工的相关问题分析.建材与装饰（中旬刊），2008：（6）.

[3]崔江余，梁仁旺编著.深基坑支护设计计算与施工.中国建材工业出版社，1999.

作者简介：孙晓斌（1981-），男，毕业于太原理工大学，土木工程专业，工程师，主要从事结构设计工作。