浅析深基坑设计与施工的难点与要点

作者：谢建锋 刘建豹

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第27期

        摘要：深基坑设计与施工是一项技术要求高、操作复杂、涉及内容较广的具体工作内容，其设计与施工必须通过大量的工程实践信息来检验、修正，以提高每个深基坑工程的安全性，深基坑设计与施工是当前城市高层、超高层建筑突显的技术难题。为了适应建筑业的迅速发展，我国深基坑的设计与施工也应该建立一套较为完善的设计技术理论与实践经验，设计人员和施工人员都要加强对经验的积累并不断吸取国内外先进的设计理论与知识，把理论知识与实践经验相结合，通过现场实际状况及监测成果不断地比较、论证，不断地调整，并逐步具备更高的技术水平与能力，进而促进建筑业的稳定发展。

        关键词：深基坑；设计；施工

        一、深基坑工程设计原则

        深基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。其主要的设计原则如下：

        1、支护结构的安全性：满足支护结构本身强度、刚度、稳定性及变形协调性的要求，确保周围环境的安全；

        2、经济合理性：从工期、材料、设备、以及环境等各方面综合考虑并确定具有技术经济效果的方案；

        3、施工便利；最大限度地满足方便施工的条件，达到缩短工期的目的；

        二、深基坑工程设计要求

        1、基坑支护的设计要求

        基坑支护设计要工程稳定性的最根本保证，因此就要防止变形，不能超过承载能力极限状态和正常使用极限状态，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。支护结构变形计算中，设计人员要尽量保证各项计算项目数据与结果的真实、准确，根据周边环境条件，控制其在一定的范围内。在发生突发事件时，迅速提出整改方案。

        2、支护结构的强度设计

        支护结构的的强度是保证支护工程方案顺利进行的核心，其强度是否符合国家相关工程质量标准与技术要求，将直接关系到地基工程项目的整体质量、耐腐蚀性、使用年限等问题。强度设计要综合多方面的因素。首先设计人员必须具备良好的专业素养与能力，在熟悉工程现场的情况下结合本工程的地质、水文条件等的基础上设计。同时要对建筑材料的质量是必须严格把关的。

        3、根据不同地质特点进行设计

        深基坑支护项目施工往往需要在不同的地质条件中开展和进行，因此要根据基坑周边情况及土质情况并结合设计要求。对于淤泥质黏土，设计人员应注重挖掘机械的应用，其开挖深度要尽量控制在6m—10m之间。对于软土，设计人员可采用悬壁式、单支点及多支点式、圆筒式等支护结构并同时注意深基坑的整体硬度和强度，土层较软的部分还要进行加固设计。对于填土，设计人员应注意地下水渗流破坏，避免地下水的流动与冲刷对支护系统的腐蚀，有必要排除深基坑中的存水量。通过不同的地质情况进行不同的设计重点，以保证深基坑施工人员的安全、机械设备的稳定以及工程的安全稳定。

        三、深基坑工程设计与施工中的难点及要点

        1、难点

        （1）外力的不确定性。作用在支护结构上的外力不是一成不变的，而是随着环境条件、施工方法和施工步骤等因素的变化而改变的。变形的不确定性。变形控制是支护结构设计的关键，但影响变形的因素很多，围护结构刚度，支撑或锚杆体系的布置和构件的截面特性，地基土的性质、地下水的变化，潜蚀能和管涌以及施工质量和现场管理水平等均为产生变形的原因。

        （2）土性的不确定性。地基土的非均质性和地基土的特性不是常量，在基的不同部位，不同施工阶段土性是变化的，地基土对支护结构的作用或提供的抗力也随之变化。一些偶然因素变化所引起的不确定性。施工场地内土压力的分布的意外变化，事先没有掌握的地下障碍物或地下管线的发现以及周围环境的改变等等，这些事前未曾预料的因素均会影响基坑的正常施工和使用。

        2、深基坑工程设计与施工要点

        （1）深基坑工程施工前应了解基坑周边的地表水以及场地的地下水情况，做好坑周及坑内的明水排放，以及坑周边地面防水保护措施。对有可能排入或渗入基坑的地面雨水、生活用水、上下水管渗漏应设法堵、截、排，并在土方开挖前结合路面硬化作好排水工作，尤其在老粘土分布区严防各种地表水渗入边坡土体和基坑内。

        （2）基坑工程施工前应了解基坑周边建筑物的基础型式与埋置深度，上部结构情况，基坑周围地下市政管网的位置与走向，市政道路等周边环境，明确需要保护的坑内基础工程，确保基坑施工对建筑物场地及周边环境的使用安全。

        （3）在降水施工过程中，必须先施工具有代表性的井进行抽水试验，校核水文地质设计参数后，方可进行其它降水井施工。基坑土方开挖应分段进行，严禁超深度开挖，符合基坑工程设计工况的要求。充分考虑时空效应，合理确定土方分层开挖层数、时间，尽可能减少基坑临空边的长度和高度。分层开挖深度在软土中一般不宜超过2m，较好土质也不宜超过5m。对设有支护结构和隔渗、降水系统的基坑，必须在支护结构和隔渗结构的强度达到设计要求，降水系统运用正常，满足施工要求后，方可进行土方开挖。

        （4）注意与各分项工程的协调管理，使得支护结构能够按设计要求运行。

        采用内支撑的基坑必须按由上而下，先撑后挖。的原则施工。设置好的内支撑受力状况必须和设计计算的工况一致。拆除支撑应有安全换撑措施，由下而上逐层进行。注意拆除下层支撑时严禁损坏支护结构主体、立柱和上层支撑，吊运拆除的支撑构件时不得碰撞支撑系统和结构工程。

        （5）基坑工程实施阶段必须采用信息化施工，确保环境安全。

        基坑工程施工过程中必须进行监测，制定切实可行的详细的监测方案，并通过监测数据指导基坑工程的施工全过程。监测方案的主要内容应包括监测目的、监测项目、监测方法及精度要求，监测设备，监测点的布置，监测周期，监测预警值，记录制度以及信息反馈系统等。

        （6）基坑工程应做好施工过程中各工序质量控制及施工记录。基坑工程验收按分项工程进行，验收时应提供以下资料：施工测量放线定位图；基坑工程竣工图；各种主要材料的合格证、复验报告；隐蔽工程验收记录；设计变更通知；事故处理记录；有关试验及质量检测报告；基坑工程施工的管理资料以及其它有关资料。

        四、结语

        深基坑工程变化因素多，在目前的设计施工中尚难做到完全准确、合理，必须加强施工过程中的监测、信息分析反馈等。在超深超大基坑设计时，必须结合工程周边环境情况，岩土工程地质条件、施工其它要求等提出一个合理的保护等级，在此基础上确定所采取的支护方案。必须要结合实际情况综合治理，才能在实际应用中起到明显的作用。

        【参考文献】

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        [2] 宋青君.深基坑工程设计中的若干技术问题与对策[J]. 岩土工程学. 2012（13）

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        [5]杨丽娜，仵彦卿，井彦林.深基坑支护结构选型研究[J]，煤炭工程2011（12）， 52-54.