岩土工程技术中深基坑支护设计的分析

岩土工程技术中深基坑支护设计的分析

罗青宏

罗青宏

广州市泰基工程技术有限公司510000

【摘要】深基坑支护工程是一种不同于一般的工程构筑物，其所具有的复杂性、可变性以及临时性的特点决定了深基坑支护工程的特殊性。对深基坑支护工程进行支护设计时，不管采取哪种支护设计结构，都要系统仔细地分析和计算支护设计结构的强度、嵌入深度、支护受力及岩土性质，必须要做到结构的可靠以及合理经济受力，进而确保安全。本文结合实例工程，对深基坑的支护设计与岩土勘察技术探讨。

【关键词】岩土工程；深基坑支护；设计；分析

1工程实例及工程概况

该工程项目为扩建改造工程，场地相对比较小，特别是翻车机室～2#转运之间更加明显，该段输煤系统平面布置形态呈L型，在设计中选取现浇混凝土型基础，场地零米标高为83.1米，基础埋-16.4到17米，翻车机室1#转运站总长近90米，宽接近25米，1#转运站～2#转运站总长近40米，宽近17米。场地分布的岩石陡坎项部高程一般在89至93米之间，坎下地面标高一般在83米之间，因为地面起伏比较大的缘故，基坑开挖将形成16到26米的基坑边坡。

2应对周围的环境因素的分析

基坑环境保护有以下几个原则：第一，要对地址勘察和环境调查工作由足够高的重视度；第二，要重视对深基坑支护的方案设计；第三，对地下水的处理工作要重视；第四，必须要严把基坑支护工程的施工质量关。对周围环境因素的分析工作为深基坑支护工程对基坑支护方案的选择、确定维护结构位移、基坑稳定安全系数控制标准等工作提供有力的依据。对周围环境因素的分析工作应从以下几个方面着手展开：①周边建筑物的情况，包括建筑物的分布、结构形态等情况；②周边道路状况，包括道路的分布、距离等情况；③周围线路、管道情况，包括地下电缆、地下管道以及沟道的构造、使用情况等；④浅层地下障碍物情况。

3深基坑开挖采取的安全技术措施

深基坑开挖应采取以下安全技术措施确保施工安全：

①深基坑坑壁坡度稳定性很差，加之地下水因素的影响，或者受到放坡开挖场地的制约因素影响，又或者开挖的工程量比较大，应根据实际情况以及设计的要求来进行合理有效的支护。

②应在深基坑围护工程施工前制定具体详细的监测方案。该监测方案应该要涵盖深基坑支护工程的工程项目概况、制定该监测方案的目的、所要监测的项目包涵项、监测所用的方法及技术、监测所用的仪器、对观测资料的整理分析以及对监测结果的反馈制度等等。其中，监测的项目要根据深基坑支护工程设计、制定监测方案的目的、支护的形态结构以及周边环境要求等因素来具体考量确定。

③在对深基坑土方开挖之前，必须要仔细对地质情况、构筑物情况进行调查和了解，并根据调查情况绘出相应的位置图。

④工程施工前，必须要严格遵照施工设计规定的安全措施，并结合开挖地方的土地情况、开挖周边的环境情况（包括邻近的建筑物和构筑物），向工程的所有施工人员进行施工安全技术以及施工方法的传达。机械开挖要有专人负责对机械的指挥工作，并在机械开挖前向司机进行详细的技术交底；在工程施工的现场，一定要严格按照规定挂号警示牌等警示标志；要与专门的人来对出土、运土使的疏导交通安全进行负责；与此同时，如果是在交通的路段进行挖土施工，一定要派专人负责交通的疏导、安全工作。

⑤挖土施工时一定不能掏洞挖土，而应采取从上到下、分层并且对称进行，同时必须要对地下水、地表水进行及时的排除，以免发生塌方的后果。在施工过程中，一旦发现土体有裂缝或者滑动等现象时，要及时采取措施进行加固，再施工时一定要确保险情已经排除。

⑥在支护结构施工中的每一个工作环节，如施工工序、技术质量要求、安全措施以及工程验收等要严格按照施工设计文件进行。

⑦为了确保不破坏基地原状基土，机械开挖到离基底标高三百毫米后转用人工开挖。

⑧在基坑施工过程中，要进行一定的监测措施，一旦发现问题（比如坡体或邻近建筑物出现异常情况）要马上采取停工的措施，待查明原因并及时采取有效措施后再继续工程施工的进行。

4基坑支护方案选型

近几年，高层建筑量的不断增大，随之而来的深基坑工程也愈发多起来，对支护设计方案的要求也愈来愈高。目前，勘察设计已逐渐市场化并不断规范化，现如今采取招投标制进行。因此，怎样使得设计方案具有很强的市场竞争力是摆在设计人员面前首要考究的问题。要想在支护设计方案招投标中能够成功，设计的方案必须要安全、经济并且实用，因此方案的选型非常的重要。支护的方案选型应该切实根据周边环境并结合土质情况进行设计，从设计方案中优先选出几中比较合理的方案，然后结合安全性、经济及施工状况等因素来进行考量，最后选出最适宜的支护方案。

基坑周围没有建筑物或者重要市政设施，地层有比较厚的砂层并且地下水水量大、水位较高，该情况下可以选用比较经济的降水方案。如果放坡空间比较大且土质良好，则可以考虑采用坡率法支护，防坡后坡面插钢筋、挂插筋网并喷混泥土护面；如果放坡空间优先但是土质比较好，则可以采取土钉墙支护，该方案比较经济实用，当基坑深度大于10米时，可适当增加一到两排预应力墙杆以控制坡体变形并增加坡体的稳定性。

若基坑某坡段地下水水位较深，并且坡体开挖深度范围内无砂层出露时，那么该段坑外则不需要采取降水措施。如果坑底需施工挖孔桩，可以在坑底设置一些降水井，在基坑开挖工作完成后进行施工。如果在开挖过程中，某坡段出现砂层出落的情况，则可以结合周边实际情况在该段坡顶设置降水井或者采用止水措施。基坑各坡段的周围环境、地下水情况等有时会有很大的差别，其支护方式也应该根据各状况进行调整，同一个基坑支护工程往往会有多种支护类型，因此需要设计人员要有足够的经验阅历。

5基坑支护设计

基坑支护设计必须要遵循以下原则：确保安全第一，在确保安全的基础下进行经济的节约，在安全经济的情况下，兼顾施工工期等各种因素。常用的基坑有：自稳放坡、加筋土重力式挡墙、水泥土重力式挡墙、喷锚支护、内支撑、地下连续墙、围筒共九种。基坑D段边坡排桩———锚喷网联合支护设计：

上部边

坡锚喷

网支护锚杆参数：锚杆孔用人工或机械成孔，孔径100ram，水平倾角为8-16°，依实际情况和需要调整，采用梅花型布置。锚杆材料采用+22螺纹钢筋，水平间距1.2m，垂直间距1.2m，长度9m。水泥浆：锚杆孔内压力注浆，水泥采用P.0.32.5级水泥，水灰0.45-0.6，注浆压0.4-0.6MPa；加强筋：材料采用中12钢筋，鞭形布置在锚杆上；钢筋网：材料采用6.5钢筋，间距250mm×250mm；喷射混凝土：水泥采用P.0.32.5级水泥，强度C20，厚度100mm。

桩间预

应力锚

杆锚杆参数：锚杆孔用人工或机械成孔，孔径，150mm，水平倾角为15°，采用矩形布置。锚杆材料采用2+25螺纹钢筋，水平间距1.5m，垂直间距3.0m，长度18m；水泥浆：锚杆孔内压力注浆，水泥采用P.0.32.5级水泥，水灰比0.45…06注浆压0.4-0.6MPa；锚杆与桩连接采用枯钢腰梁和高强度螺检；当浆体强度达到70%后可施加预应力，施加预应力均为100kN；要求桩问预应力锚杆极限抗拔力为300kN，设计抗拔力200kN，正式施工前先做一组（3根）试验锚杆。

6岩土工程及软质岩石基坑工程的勘察要点

岩土工程是欧美国家于二十世纪中期建立起来的一个新的技术体系，改体系是以前人土木工程实践的基础上建立起来的，也被人们称为地质技术工程，它是一门主要研究岩体和土地工程的学科，在土木工程中占有不可估量的重要地位。

表1⑨层、⑨-1亚层物理力学性质指标

6.1岩土工程条件建设场地地层结构相对比较简单，在地表有厚度为0.4到2米左右的①杂填土层，该土层主要由上段的⑦层泥灰岩和下段的⑨层砂质泥岩以及泥质砂岩等软质岩石组成。其中，⑦层层底标离81到85米，是强风化泥灰岩，具有层理不分明、抗风能力差等特点；⑨层上部为强风化的⑨1亚层，由于长时间以来受到水的浸泡，强度非常不好，用手轻轻一捏就可以很容易的捏碎，层底标74到80米，层厚4.5到10米；⑨-1亚层岩层产状近于水平，胶结较差，裂隙、孔隙不发育，在外露时易风化，浸水时易软化，其岩性类别交错变化频繁。

6.2⑨层及⑨-1亚层地基土的工程特性评价以《岩土工程勘察规范》为依据，结合其自身岩性特点，可以将⑨-11亚层归结认定为极软岩。于此同时，根据岩石试验报告可以得出⑨层及⑨-1亚层的软化系数和饱和抗压强度，根据报告数据并结合《岩土工程勘察规范》条款可以把⑨层认定为软岩。

6.3勘察工作的布工原则不能以先前的条款来作为软质岩石基坑工程的勘察深度的依据，勘察深度一般可按照开挖深度的两倍考虑，当然前提是要满足基坑侧壁稳定性评价、稳定性计算及支护设计；如果场地比较小使得勘察范围受到限制，则勘探点的布置应以最大化利用场地条件为原则，并辅以开挖边界以外的调查研究和资料搜集工作。勘测手段应则以钻探为主，并应辅以工程地质调查及室内土工试验等工作。

6.4岩土工程条件分析要保证地层结构、分布特点、水文地质条件及岩土的腐蚀性等方面的资科的完整性、准确性，并进行科学的分析，因为这些资料是确保支护方案选型、基坑稳定性分析以及内力变形计算工作所不可或缺的重要资料。

6.5基坑边坡稳定性评价评价工作在考虑岩土工程内部因素外，对工程环境外面因素也应该同时进行考量，两者应该同时进行，不能单单只把内因或者外因作为评价内容。对岩土工程内因的评价主要包括地层结构及分布特征、水文地质条件、基坑侧壁岩石风化及软化程度、岩石开挖暴露与浸水时的抗风化及抗软化能力等方面；工程环境外因的评价内容则主要包括工程周边环境的不利因素的分析、外来水体的诱发边坡失稳分析等。

6.6诱发甚坑边坡失稳因素分析怎样使边坡保持稳重以防止发生滑坡或者塌方，是土方开挖的关键点所在。边坡的稳定性主要是靠土质自身的抗滑能力来维持的，如果土体的抗滑理低于其下滑力，则边坡就会失去稳定性而发生滑动。

边坡失稳的原因有很多，但大多是由于外界的不利因素影响下发生的。这些外界因素会使得土体抗剪强度降低，进而导致土体的抗剪强度低于土体中剪应力而致使最后滑动失稳。

在工程施工中，由于影响因素比较多的缘故，因此很难精准的对边坡稳定进行计算。所以在目前的工程施工中一般大多是对影响边坡稳定的各种外在因素进行综合考虑，根据以往的经验并严格按照规范要求确定土方边坡大小，并设置必要的支护，以达到防止防边坡失稳的目的。

7结论

在对软质岩石基坑工程进行勘察前，对场地周边环境的情况要进行一个初步的了解，充分掌握该场地地质资料，然后根据这些手上已经掌握的信息，结合软质岩石基坑工程的勘察要点进行具体的工作安排，在对划定的建筑物轮廓线以内开展勘探工作外，同时对周围的环境也应该进行详细的调查了解。综合所有的情况最后确定支护方案，紧接着要在工程施工前对施工具体的组织安排进行详细的编排，必须保证能够合理安排基坑开挖和支护顺序。此外，对施工中应该要注意的事项要进行重点透彻的分析，以避免发生突发性危险的事故。

参考文献：

[1]李红民.基坑工程[M].北京：中国地质大学出版社，2000.

[2]黄强.深基坑支护工程设计技术[M].北京：中国建材工业出版社，1995.

[3]张保兴.建筑施工技术[M].北京：中国建材工业出版社，2007.