岩土工程中复杂场地深基坑支护工程设计与施工研究

岩土工程中复杂场地深基坑支护工程设计与施工研究

王飞

常州市中元建设工程勘察院有限公司 江苏省常州市 213000

摘要：深基坑支护对于岩土工程来讲非常重要，尤其对于复杂场地，关系到开挖的安全性。本文通过对深基坑支护工程的特点进行论述，对岩土工程中复杂场地深基坑支护工程设计与施工问题进行了说明，在设计的过程中，应该遵照深基坑支护设计原则，确定好极限状态，根据施工特点做好施工组织设计，同时要重视渗流状态下的水土压计算。在施工的过程中，应该坚持开挖与支护同步进行，尤其是一些边坡工程，做到逐级开挖、逐级支护，提高施工质量，保证支护工程的安全性。

关键词：岩土工程；深基坑支护；工程设计；施工方案

岩土工程中经常会遇到一些复杂场地，分为一级复杂场地、二级复杂场地及三级复杂场地等，这些场地的特点通常为对建筑抗震危险具有各种有利或不利的影响，地形地貌非常复杂，该处的地质环境容易受到较大的破坏，因此在岩土工程中做好对复杂场地的深基坑支护非常重要，可以避免灾害事故的出现，提高人们的生存质量。深基坑工程往往出现在城市市区，建设场地内的建筑物较密集，地下管线错综复杂，给深基坑支护工程设计和施工者带来了较大的麻烦。在深基坑支护工程设计和施工中，要求设计者根据基坑特点选择适当的支护设计方案，施工方法要与设计方案高度一致，避免工程事故发生。本文结合设计及施工经验，对岩土工程中复杂场地深基坑支护工程设计与施工方法进行研究。

一、深基坑支护工程特点

（一）安全储备值较小

基坑支护工程作为临时性的工程，很多设计和管理人员想方设法降低支护工程经济投入量，使得工程质量难以保证。很多支护工程在设计的时候往往根据临时体系的结构进行设计，很多荷载没有考虑进去，支护结构的耐久性、强度和变形等都达不到工程主体的要求，使得安全储备值较小。在进行结构内应力荷载计算中，设计者将重心放在土压力上，忽略在施工中产生的荷载，但是实际施工中的荷载影响很大，设计应考虑施工荷载并建立相应的应急预案。因此，深基坑支护安全储备值较小，使得支护工程在进行设计的时候要严格遵照设计原则，考虑外界因素对深基坑支护工程的影响。

（二）计算理论需要完善

深基坑支护专业性非常强，设计和施工受工程水文条件、地下管线、构筑物等影响，设计者设计时采用朗肯土压力或库伦土压力理论，在取值时有时会凭经验，设计计算自然不准确。土压力的计算影响也较多，除了要考虑土的位移、方向等外，也要考虑地下水对于土压的影响，而设计者往往也会忽略这些方面的影响，使得深基坑支护计算理论需要不断完善。

二、岩土工程中复杂场地深基坑支护工程设计

（一）深基坑支护设计原则及极限状态

岩土工程中的复杂场地深基坑支护要求较高，必须做到安全可靠。设计需要满足的原则为：①安全可靠。要结合岩土工程的特点，满足支护结构本身的强度要求、稳定性要求和变形要求。②经济合理。在安全条件达到要求之后，再考虑经济方面的因素，结合工程实际条件，从工期、造价、材料、设备、人工等方面综合分析，确定出最合适的经济方案。在保证安全的前提下，可以选择合理的支撑布置，以方便开挖，缩短周期。③坚持一般原则。在设计中要重视基础理论的作用，设计要做到全面，避免出现漏项，设计中做好对地下水和地表水的监测和控制，如果出现软土区域，要坚持“时空效应”，精心布置开挖和施工方案。④要确定好极限状态。比如承载能力状态上，支护结构要达到施工中可能出现的最大承载能力，当支撑结构出现变形的时候，不能影响地下工程的施工。

（二）做好施工组织设计

明确深基坑支护工程设计的主要内容，设计人员要了解岩土工程的场地条件和环境条件。在设计的过程中要做好各种支护结构方案的比较和选型，对支护结构强度和变形情况进行计算，同时做好降水和止水方案设计等，满足施工的各项要求。具体的要求如下：①支护之后的开挖顺序一定要与设计一致，遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”等原则。开挖过程要派专人进行监督，不按照设计要求进行开挖应立即制止，防止出现开挖事故。②建筑工程材料的选用一定要遵循一定的质量原则，加强入场检验，同时做好文明施工和对环境的要求，减少现场的环境污染。③做好各项进度控制及保证措施，设计时要对可能出现的风险进行提前预判，制定风险预测及事故抢险计划措施。

（三）做好渗流状态下的水土压计算

在计算土压时，应该充分考虑地下水对于土压的影响，明确主动区和被动区的水位差，计算出最大的水压力强度。地下水位以下取浮重度，被动区和主动区可以不再单独计算水压力。一般情况下，主动区水压力减小，被动区水压力就会增大，主动区有效土压力增大，被动区有效土压力就会减小。在计算水土压力的时候，可以用贴支护结构面流线的水力坡降作为破裂土体内的流线水力坡降，这样可以让计算更加符合工程实际情况。很多学者采用朗金公式求被动区的土压力，考虑到被动区破裂带的宽度比主动区破裂宽度要大，一般取被动区土层的水力坡降为主动区的（0.75-0.8）倍。

（四）深基坑边坡稳定性设计计算

岩土工程中复杂场地深基坑支护工程在设计的时候，设计人员要做好对基坑稳定性的计算，根据土坡极限平衡稳定进行计算。岩土层滑动面一般呈曲面，根据工程实际情况，可以将滑裂面近似成圆弧，这样计算起来模型较为稳定，也接近实际情况。可以将水土层抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，根据安全储备的要求，可以安全系数要≥1.3。通过精确的计算深基坑边坡稳定性系数，可以提高整个支护工程的质量，避免边坡不稳定导致支护工程出现意外情况。

三、岩土工程中复杂场地深基坑支护工程施工

岩土工程复杂场地深基坑支护施工的质量直接决定了支护工程的安全等级，要明确施工方法及工艺要求。施工要按照设计的要求有序进行，随时监测并反馈信息，当支护的客观条件发生改变时，要跟上调整设计方案，实现安全施工的要求。具体来讲，可从以下几个方面进行施工优化：①复杂场地的开挖与支护要同步进行，尤其是一些边坡工程，做到逐级开挖、逐级支护，当各排的锚杆、土钉灌浆完成后才能进行下一深度的开挖，同时边坡的开挖要做到由上到下，不能出现超挖的情况，导致支护体系失去作用。在开挖的过程中，如果遇到坚硬岩石，必须采用爆破模式，要尽量降低爆破对主体和边坡支护设施的破坏。②边坡在支护施工的过程中，要做好各项监测，可以在坡顶部间隔5.0m设置位移观测点，对于边坡水平和垂直情况进行评价，每周可观察三次，特殊场地和水文条件要增加监测的次数，以提高对支护工程的施工重视度。③施工中应严格执行各项规程，开挖的过程一定不要损坏各种支护系统，对于施工人员要做好施工技术交底工作，严格落实各项施工管理制度，由于深基坑支护非常重要，管理者要根据国家相关要求编制详细的监理细则，明确各项检查要点，施工中要精确控制地下水，采取一定的排水措施，保证支护系统的稳定性。

结语

综上所述，岩土工程中复杂场地深基坑支护工程非常重要，关系到岩土工程的安全等级，需要引起设计和施工管理者的高度重视。传统的深基坑设计存在较多问题，设计者未根据复杂场地的实际情况对水土压力进行计算，支护工程的安全储备值较小，导致在施工中容易出现各种不可预见的风险。下一步，岩土工程复杂场地深基坑支护工程在设计和施工中应结合工程实际特点，明确设计要点，尤其重视水土压力的计算，根据设计情况组织施工，最终提高深基坑支护工程的质量，满足岩土工程的要求。

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