浅议深基坑开挖支护技术在岩土项目施工中的应用

首先,由岩土工程勘察报告中的很少的场地数据很难对场地岩土的全部性能都了解清楚;其次,某些岩土的结构及性能参数又容易随环境条件而改变,而施工时又常改变了岩土的环境条件;再次,改变了的岩土结构及性能反过来对施工过程又施加一定的影响,不可能在事先把这一切了解得非常清楚,所以施工是在对岩土性质及其变化不是全部了解清楚的情况下进行的。这种不确定性的影响,轻则需调整施工工艺参数,重则甚至改变工法,这是无法回避的事实。

2.2 区域性

各地区的自然条件不同,岩土性质存在很大差异。不同土的应力应变关系不一样,压缩性指标和抗剪强度指标、工程处理目的、设计参数,施工的方法都不相同。

2.3 隐蔽性

地基处理、桩基、地下连续墙、锚杆等都是在岩土中隐蔽施工,工程完成后的运行也是在隐蔽条件下进行的,不易发现问题,出现问题后的判断和处理难度也较大,而且是否解决了问题须有一定的时间来验证。

2.4 依赖性

众多岩土工程施工技术,不但取决于所需解决的岩土工程问题,更依赖于相关学科的发展。20世纪60年代末,随着高压射流切割技术的发展,出现了高压喷射注浆法;射流泵及真空泵技术孕育出来真空预压法;液压技术的发展,使大吨位的静压桩变为现实;超声波技术的发展,使岩土工程施工技术的质量检验上了一个新台阶。

2.5 前导性

各种施工技术都是先研究施工效果,后研究计算理论和设计方法,如复合地基、扩底桩、夯扩桩、夯实水泥土桩等迅速发展完善及大范围的应用。

三、岩土工程施工技术现状

3.1地基处理技术

(1)世界上各种成熟的地基处理方法在我国都得到了广泛的研究和应用。有些工法,如真空预压法达到了世界领先水平;

(2)自主开发了一系列有本国特色的地基处理技术,如二灰桩复合地基;钢渣桩复合地基;渣土桩复合地基等。

(3)研究开发了介于桩基与复合地基之间的新型地基基础形式———钢筋混凝土疏桩复合地基, 使桩间土的承载作用得到充分发挥,桩、土共同承受上部结构荷载,从而有效控制建筑物沉降;

(4)托换技术在手段和工艺上有了显著进展,完成了许多高难度的托换工程。

(5)我国在建筑物纠偏技术中采用了水冲法、应力释放法、反向掏芯抽降法等,将大量条形基础、筏式基础以及桩基础的倾斜建筑物纠正。

3.2 基础工程施工技术

(1)各种先进的、落后的,技术含量高的、技术含量低的大直径钻、冲、挖孔桩技术在全国各地得到广泛的使用。

(2)研究开发了后压浆桩技术。在灌注桩成桩后对桩底和桩身表面实施压力灌浆,改善桩端和桩周土性,提高桩基承载力,减少桩基沉降量,效果显著。

(3)注重施工中的环境效应,采用预钻孔、静压等措施,扩大了钢筋混凝土预制桩的应用范围, 而且其质量相对稳定可靠。

(4)沉管灌注桩已在数亿平方米的工业与民用建筑中应用。

四、基坑支护的重要性

在基坑施工时，为确保施工安全，防止塌方事故发生，必须对开挖的基坑采取支护措施。建筑基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基坑类型、基坑开挖掘深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求，基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，做到合理设计、精心施工、经济安全。

五、存在的问题

5.1 支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当

深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度，但由于地质情况多变且十分复杂，要精确地计算土压力目前还十分困难，至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题，尤其是在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构的实际受力.

5.2基坑土体的取样具有不完全性

在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样分析，以取得土体比较合理的物理力学指标，为支护结构的设计提拱可靠的依据。一般在深基坑开挖区域内，按国家规范的要求进行钻探取样。为减少勘探的工作量和降低工程造价，不可能钻孔过多。因此，所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。

5.3空间效应考虑不周

深基坑开挖中大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳，常常以长边的居中位置发生。这足以说明深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时，支护结构要适当进行调整，以适应开挖空间效应的要求。

5.4结构设计计算与实际受力不符

目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏;有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。

六、深基坑支护设计

6.1改变传统的设计观念

近十几年来，我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验，收集了施工过程中的一些技术数据，已初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律，为建立深基坑支护结构设计的新理论和新方法打下了良好的基础。但是，对于深基坑支护结构的设计，国内外至今尚没有一种精确的计算方法，多数是处于摸索和探讨阶段，我国也没有统一的支护结构设计规范。土压力分布还按库伦或朗肯理论确定，支护桩仍用“等值梁法”进行计算。其计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大，既不安全也不经济。由此可见，深基坑支护结构的设计不应再采用传统的“结构荷载法”，而应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。

6.2建立变形控制的新的工程设计方法

目前，设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设计方法，其计算结果具有重要的参考价值。但是，将这种设计方法用于深基坑支护结构，只能单纯满足支护结构的强度要求，而不能保证支护结构的刚度。

6.3支护结构的试验研究

正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是，在深基坑支护结构方面，我国至今尚未进行科学系统的试验研究.

6.4探索新型支护结构的计算方法

高层建筑的飞速发展给深基坑支护结构带来一场技术革命。在钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩挡墙、地下连续墙等支护结构成功应用后，双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等新的支护结构型式也相继问世。

七、结束语

基坑的开挖与支护结构是一个系统工程，涉及工程地质、水文地质、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等多方面。它是集土力学、水力学、材料才学和结构力学等于一体的综合性学科。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体。正因如此，无论是结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发，将各组成部分协调好，才能确保它的安全可靠、经济合理。

参考文献：

[1] 梦秋英，王铁宏，陈耀先.对基坑支护结构土压力问题的讨论[J].建筑结构学报，1998.

[2] 李继业，刘福臣.建筑施工质量问题与防治措施[M].北京：中国建材工业出版社，2003.