岩土工程中软质岩石基坑支护设计及应用分析

曹 茜，赵 斌，杨佳璇

（1.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100000；2.保利国际控股有限公司，北京 100000）

岩土工程的基坑作业施工存在一定的安全风险，为了进一步降低安全事故，如塌方事故等的发生，在开展岩土工程的基坑开挖作业时，一定要采取专业、有效的支护支撑。在开展岩土工程的基坑支护设计时一定要综合地质条件、周边环境、工程特点、开挖深度等多方面的条件，只有这样才能确保基坑支护的结构强度达标，符合岩土工程的施工实际需求。

1 岩土工程基坑支护的作用

岩土工程基坑支护的基础作用是确保整体施工的安全，提高基坑结构的稳定性和安全性。随着社会经济的快速发展，全国各地的岩土工程项目也越来越多，岩土工程施工场地也呈现出多样性的特征，在一些软土岩石环境下，基坑支护的使用，可以大大提高作业的安全系数，进一步提高工程质量。与此同时，科学的基坑支护设计，能够有效结合工程的项目的实际特点，对基坑支护的类型、工艺、技术等进行合理的选择，因而可以进一步提高作业效率，增加工程收益，帮助建筑企业实现经济效益和社会效益的双赢。

2 岩土工程基坑支护设计需要考虑的要素

2.1 施工组织设计

施工组织设计是岩土工程基坑支护设计的核心环节，只有做好施工组织设计，才能够让后续的基坑施工作业有章可依、有迹可循。在施工组织设计中，首先要结合岩土工程的实际，对岩土工程基坑开挖的深度、宽度、标高等数据进行明确，并在此基础上计算出合理的土方挖方量。然后以土方挖方量为基础，开展相应的支护方案设计，再结合先进的管理经验和时新的施工工艺，优化岩土工程的施工组织设计，让其更加合理、高效。

2.2 支护结构形变

基坑支护结构的形变产生的原因是多样化的，这种结构上的形变极易引发基坑作业的不稳定性，严重时还会诱发相应的安全事故。因此，在进行岩土工程基坑支护设计时，要对基坑支护有可能存在的变形问题进行提前预估和预判，结合多种因素对基坑支护的结构变形进行综合考量，从而针对性地采取措施予以预防和管控。

2.3 支护强度设计

基坑作业属于岩土工程的基础作业，其强度值、承载力直接关系着整个岩土工程的质量水平，因此在展开基坑支护设计时要进一步落实基坑的支护强度设计，确保其施工强度能够满足相应的施工需求。在开展基坑支护强度设计之前，要深入施工场地，对现场的水文、地质情况，周边环境、生态条件等进行综合的考察、调研，以调研数据为依据，对基坑支护的强度值、形变量等进行合理的计算。

3 基坑支护设计及应用改进

3.1 掌握施工具体要求

在开展岩土工程的基坑支护设计时，要进一步掌握其施工要点，根据施工具体要求，明确设计的侧重点，对重点问题进行有针对性的处理和防治。这样不仅可以大大提高岩土工程的地基承载力，还能提高岩土工程整体的安全性。在开展基坑支护设计时，要对基坑的深度、宽度、标高等核心数据进行明确，同时支护的施工要尽量与基坑的开挖协同一致，加强对现场施工环境的有效调研，从而对周围环境的不稳定因素进行预防控制，进一步提高基坑设计方案的科学性、合理性。

3.2 开展支护结构试验

支护结构试验是岩土工程基坑支护设计的重要一环，只有通过科学、系统的结构试验才能确保设计理论数据的完整性，积累相应的实验经验，哪怕实验结果不如人意，也可以通过对不利实验结果数据的总结，走出一条创新、有效的新路子。岩土工程的支护结构试验主要可以分为两个部分：一是位于实验室的模拟实验；二是处于施工场地的现场实验。只有结合两者的数据，才能确保实验数据的系统性、完整性、全面性。虽然岩土工程基坑支护结构试验需要一定资金的支撑，但是这一项投入是必要且有效的，一旦实验取得良好的成果就可以为后续的基坑支护作业提供有效的数据支撑，让后续施工变得高质高效，确保工程的支护结构满足相应的工程需求。

3.3 研究新型支护结构计算方式

随着科学技术的不断发展，岩土工程基坑支护的结构形式也呈现出多样化的特征，如一些组合拱帷幕、双排桩、土钉墙，以及预应力钢筋混凝土多控板等得到有效的应用。在对这些新的基坑支护结构进行建模计算时，要综合考量的影响因素也更多、更复杂，因此需要积极研究新型的基坑支护结构计算方式，提高计算的精准度和正确性，BIM三维立体建模技术在岩土工程基坑支护结构计算中的使用可以大大提高计算的成效，让相关数据以可视化、动态化、立体化的形象呈现，同时其具备的碰撞检测功能，能够让基坑支护的结构设置更合理、有效。

3.4 提高支护设计管理水平

为了进一步提高岩土工程基坑支护设计管理水平，所有的施工人员都应该确保自身的日常作业都严格按照相应的工艺流程和技术要求进行，避免敷衍了事、敷衍塞责，要保持个人作业的专业水平和职业素养。在开展岩土工程的基坑支护设计时，要加大对施工场地的现场稽查力度，对岩土工程所在区域的水文、地质、土层、土质等情况进行深入的了解及详细的勘察，确保基础调研数据的客观真实、可靠完整。在设计完成以后，要严格按照相应的设计方案来开展岩土工程的基坑支护施工，确保规范作业、标准作业，在施工中要加强对阶段性基坑支护成果的保护，施工人员在施工作业时要加强沟通、积极协作，在坚持安全第一原则的基础上，提高作业效率，稳步推进岩土工程基坑支护作业的稳定、顺利、高效开展。

3.5 积极吸收外来优秀经验

为了进一步提高岩土工程的基坑支护设计质量水平，建筑企业在开展岩土工程基坑支护设计的过程中要积极吸收外来优秀经验，结合岩土工程的实际，充分运用先进经验、时新技术，有效应对将要面临的固有问题，让岩土工程在面对软质岩土时能够更加从容、有序。通过对自我经验的总结、对他人经验的吸收，来进一步提高岩土工程基坑支护设计的科学性、完善度，从而更好更快的推动岩土工程的顺利开展、圆满施工。在岩土工程的基坑支护设计中要积极采用先进的观测技术，加强对基坑边坡的有效观测，确保观测数据的真实有效，同时采用时新的信息技术，来对观测数据进行综合分析，保留有益信息，剔除无效信息，大大降低人力统计、分析的强度，在解放人力的同时，也进一步提高岩土工程基坑支护设计的可靠性、有效性。除此之外，建筑企业还要加强对专业设计人才的挖掘和培养，利用丰厚的待遇条件，从人才市场中寻觅到一些既具备专业能力，又具有实践经验的岩土工程基坑支护设计人员来充实自身的人才队伍构成。

4 工程案例

4.1 工程概述

B市某项目扩改建工程，拟建场地分布的岩石陡坎顶部高程在100m左右，坎下地面标高在80m左右，平面布置形态为L型，场地作业面积较为狭小，且地表不够平整，因此基坑开挖成为其重点工程，预计要构建一个高标达30m的基坑边坡，且扩改建处基坑侧的西南角壁存在渗水问题。根据实地勘察资料显示，基坑侧壁范围内的地质形态以泥灰岩为主，属于软质岩石。此次扩建属于典型的软质岩石基坑支护作业。

4.2 基坑支护设计

（1）基坑支护设计原则。根据前期实地勘察资料，此次基坑侧壁支护的安全等级设定为二级，其中基坑侧壁的重要性系数为1.00；基坑支护的平面结构应该与该扩改建项目的地下室基础结构及外墙尺寸相一致，并且所有的变形、误差等都应该控制在标准规范要求的尺度之内。基坑支护侧壁的整体稳定安全系数值不能低于1.30，其施工的最大变形量要＜30mm。

（2）基坑边坡排桩—锚喷网联合支护设计。第一，钻孔灌注桩。桩内主筋锚入冠梁的长度不能＜600mm，冠梁材料宜选用C30混凝土材料。同时主筋混凝土的外部需要配备相应的保护层，保护层厚度不能＜50mm，否则无法产生相应的保护效果。冠梁下部位置应该增设100厚C10的素混凝土垫层。第二，上部边坡锚喷网支护。锚杆孔应该采用梅花型布置，孔径不低于100mm，水平倾角为80～160°。锚杆材料的水平间距和垂直间距相等为1.2m，长度为9m。注浆水泥宜采用32.5R符合硅酸盐水泥，强度值为C20，厚度为100mm。

5 结束语

综上所述，不难看出，在新时代，我国岩土工程的基坑开挖作业也呈现出新的特点，面临新的机遇和挑战。当前，基坑支护技术在岩土工程中的使用越来越广泛，该技术的有效使用大大提高了岩土工程的安全性和稳定性。在基坑支护技术的实际使用中会碰到一些或大或小的问题，为了进一步提高岩土工程基坑作业的有效性，就必须建立预警意识，从基坑支护的设计环节入手，有效解决现存问题，进一步提高岩土工程的质量水平，推动岩土工程行业的健康可持续发展。