曾梅

摘要：深基坑工程是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)工程。它需要面對的巖土工程條件、環(huán)境條件、施工條件存在著諸多不確定性、多元性和時域性。本文從基坑工程設(shè)計與施工的基本原則、過程控制、相關(guān)問題分析和建議進(jìn)行了全面的概述。

關(guān)鍵詞： 深基坑 設(shè)計 施工

中圖分類號：TE42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

前言：

深基坑工程是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)工程。它需要面對的巖土工程條件、環(huán)境條件、施工條件存在著諸多不確定性、多元性和時域性，如巖土材料的非均勻性、各向異性，外力和環(huán)境條件的不確定性、可變性。在工程實踐中，存在著一方面實踐超前于理論，另一方面理論又不能正確反映實際的施工過程和環(huán)境效應(yīng)的問題。

一、深基坑工程設(shè)計與施工的基本原則

（1）對地質(zhì)條件和周邊環(huán)境進(jìn)行充分考察，根據(jù)周邊環(huán)境的要求制定出經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)方案，并據(jù)此提出支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和鄰近地層的垂直沉降標(biāo)準(zhǔn)；

（2）基坑設(shè)計階段，要根據(jù)基坑所在場地的工程地質(zhì)報告、土工試驗結(jié)果、原位標(biāo)貫試驗結(jié)果、土層含水量、區(qū)域地層參數(shù)的取值經(jīng)驗等綜合選??；

（3）在分析支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形時，應(yīng)充分考慮施工的每一階段支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和外面荷載的變化，同時要考慮施工工藝的變化，挖土次序和位置的變化，支撐和留土?xí)r間的變化等；

（4）基坑設(shè)計人員應(yīng)充分認(rèn)識到在基坑施工過程中還會遇到很多設(shè)計階段難以預(yù)測到的問題，因此，設(shè)計人員應(yīng)密切和施工人員聯(lián)系，全面把握施工進(jìn)展?fàn)顩r，及時處理施工中遇到的意外情況；

（5）基坑施工過程中應(yīng)該制定完備的監(jiān)測方案，監(jiān)測結(jié)果應(yīng)及時總結(jié)，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時與設(shè)計施工等方面及時反映，以便分析異常原因，及時提出解決方法；

（6）基坑工程的施工必須完全按照設(shè)計文件的要求去做，需要變更施工工藝和施工順序應(yīng)提前向設(shè)計人員提出，設(shè)計人員重新計算分析許可后方可進(jìn)行變更。

二、深基坑工程設(shè)計與施工過程控制

在深基坑工程設(shè)計和施工中，采用深基坑動態(tài)設(shè)計與信息化施工技術(shù)。

由于深基坑工程事故的風(fēng)險性、臨時性和多樣性，近些年來，許多城市的軟土深基坑工程產(chǎn)生了大大小小的事故。由于深基坑工程事故發(fā)生原因復(fù)雜，引發(fā)事故的因素多種多樣，如地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、相鄰建筑物結(jié)構(gòu)、基坑周圍管網(wǎng)分布，以及深基坑本身的支護(hù)方式、地下水處理系統(tǒng)的設(shè)計施工問題等等。

要實現(xiàn)深基坑工程事故安全性的完全過程控制是一項復(fù)雜系統(tǒng)工程，需要進(jìn)行精心的設(shè)計和施工。分析方法如下：

1、制定控制目標(biāo)：深基坑工程事故過程控制的控制目標(biāo)，就是在深基坑工程開挖和地下結(jié)構(gòu)施工過程中及土方回填之前，為深基坑開挖和基礎(chǔ)施工提供穩(wěn)定的工作空間和可靠安全的保障，不發(fā)生影響施工工期和施工進(jìn)度的過大變形、基坑隆起、水土流失和整體失穩(wěn)破壞等情況，應(yīng)當(dāng)針對特定的深基坑工程的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，確定不同深基坑的控制目標(biāo)，從支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土穩(wěn)定性，地下水處理系統(tǒng)止水效果等多個角度來綜合考慮，根據(jù)所確定的控制目標(biāo)來進(jìn)行控制方案的實施。

2、選擇監(jiān)測項目：針對深基坑工程特點確定的預(yù)防深基坑工程事故的控制目標(biāo)，需要選擇監(jiān)測參數(shù)來控制深基坑工程的施工過程，實施相應(yīng)的控制方案。對于深基坑工程事故預(yù)警作用的監(jiān)測項目主要包括兩方面：一方面是深基坑工程自身的支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全；另一方面是基坑周圍環(huán)境，包括周圍建（構(gòu)）筑物、道路及地下管線的安全與正常使用，同時深基坑工程監(jiān)測項目選擇同基坑工程等級，現(xiàn)場條件及基礎(chǔ)等級有關(guān)，如建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB5007-2002）規(guī)定，見下表：

根據(jù)地基基礎(chǔ)等級確定的深基坑監(jiān)測項目表

注：√為必測項目；△為宜測項目

根據(jù)基坑工程等級確定的深基坑監(jiān)測項目表

注：√為必測項目；○為選測項目

3、確定控制方案：深基坑工程的過程控制方案應(yīng)當(dāng)考慮到工程實踐中，深基坑工程事故的設(shè)計、施工及監(jiān)測原因占主要部分的統(tǒng)計情況，針對設(shè)計、施工及監(jiān)測過程控制方案，控制方案的確定原則如下：

①深基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)選取合適，各種荷載取值得當(dāng)，考慮周全。對土壓力、水壓力、施工荷載、地面超載、支撐預(yù)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)自重以及周圍建筑物和溫度變化引起的荷載均要考慮周全，對于土壓力考慮位移模式、分清靜止土壓力，主動土壓力和被動土壓力的取值，對于水壓力，水土合算采用總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，水土分算采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，滲透情況下采用動水壓力計算等等。

②深基坑工程支護(hù)方案確定因地制宜，采用概念設(shè)計指導(dǎo)。對于具體工程，根據(jù)地質(zhì)情況和基坑工程特點，可選用的基坑支護(hù)類型有很多種，要綜合考慮基坑自身情況如開挖深度、平面形狀和尺寸、場地條件水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件、周圍建筑環(huán)境保護(hù)要求、建筑物重要程度、地下管線的限制要求等精心設(shè)計基坑圍護(hù)方案和撐錨方案。

③深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)根據(jù)不同支護(hù)類型進(jìn)行承載能力、變形、穩(wěn)定性計算。常用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)計算有：樁土共同作用分析、水土側(cè)壓計算、水平支點力計算、支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固分析、對于樁墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變形計算。對于三級基坑，地層較穩(wěn)定、周圍環(huán)境較簡單的二級基坑，一般可采用極限平衡法計算。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計算是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要組成，基坑穩(wěn)定性驗算包括邊坡穩(wěn)定計算、基坑坑底抗隆起穩(wěn)定計算、整體穩(wěn)定性驗算、管涌驗算，坑底滲流量穩(wěn)定驗算、承壓水穩(wěn)定驗算?；娱_挖后回彈和抗降起驗算可以采用實用計算法、經(jīng)驗公式法、有限單元法計算。

④圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工中應(yīng)嚴(yán)格按照各種型式支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的工藝流程進(jìn)行。

⑤深基坑施工中的監(jiān)測：根據(jù)控制方案中設(shè)定的監(jiān)測項目進(jìn)行綜合監(jiān)測，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行整理分析，比較勘察設(shè)計所預(yù)期的巖土性狀同監(jiān)測結(jié)果差別，定量分析與評價、及時進(jìn)行險情預(yù)報，提出合理化措施和建議。

⑥深基坑工程的事故處理：當(dāng)深基坑工程監(jiān)測項目的監(jiān)測結(jié)果超過預(yù)警限制，要及時進(jìn)行事故病害處理，查明導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果偏大，產(chǎn)生病害事故的原因，判斷發(fā)展的狀況和動態(tài)，正確制定處理方案，迅速組織力量進(jìn)行處理技術(shù)，避免失去時機(jī)，釀成更嚴(yán)重的后果。處理措施要概念清晰，方法正確、迅速有效，盡量減少事故損失。

三、深基坑設(shè)計與施工相關(guān)問題分析及建議

深基坑設(shè)計與施工中，主要針對淤泥質(zhì)黏土、軟土和填土等特殊性巖土中遇到的的相關(guān)問題分析及建議：

（1）淤泥質(zhì)黏土的深基坑支護(hù)設(shè)計上，由于淤泥質(zhì)黏土層的含水量一般在40%～50%左右、孔隙比一般在1.2～1.6之間，土層的壓縮性高，抗剪強(qiáng)度較低。在淤泥質(zhì)黏土的深基坑支護(hù)設(shè)計中，設(shè)計人員一定要注意挖掘機(jī)械的應(yīng)用，以及施工人員的具體操作流程等實際問題，并要在設(shè)計方案中分別制定出有針對性的解決措施與方法。淤泥質(zhì)黏土層開挖深度普遍要求小于6 m，也可以根據(jù)工程項目實際需求而有所增加，但是要盡量控制在6 m-10m之間，如果超出這個深度數(shù)值，就難以保證深基坑施工的安全。

（2）軟土的深基坑支護(hù)設(shè)計上，由于軟土的成分主要為:深灰色淤泥質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土等。軟土分布較廣地區(qū)的年均降水普遍較大，而且常年處于較高的溫度，因此，在軟土的深基坑支護(hù)設(shè)計中一定要特別注意這一問題。近年來，國內(nèi)對于軟土的深基坑支護(hù)設(shè)計，主要采取懸壁式、單支點及多支點式、圓筒式等支護(hù)結(jié)構(gòu)，各種支護(hù)結(jié)構(gòu)都有其顯著的特點，并被廣泛應(yīng)用于軟土地質(zhì)條件的深基坑項目施工中。由于軟土的性質(zhì)偏軟，因此在深基坑支護(hù)設(shè)計中一定要考慮到深基坑的整體硬度和強(qiáng)度，對于部分土層較軟的部分，還要進(jìn)行必要的加固設(shè)計，確保深基坑施工中的安全性與穩(wěn)定性。

（3）填土的深基坑支護(hù)設(shè)計上，目前填土的深基坑支護(hù)設(shè)計是國內(nèi)較為常見的地質(zhì)條件之一，具有較強(qiáng)代表性與典型性。填土層的地下水主要有三層，即上層滯水、潛水和承壓水。上層滯水埋藏于粘質(zhì)粉土層、粉土、填土中;潛水埋藏于砂卵石層中;承壓水也埋藏在砂卵石層中。在制定填土的深基坑支護(hù)設(shè)計方案時，一定要特別注意深基坑施工中對于地下水系統(tǒng)的破壞，還要充分考慮到由于地下水的流動與沖刷對支護(hù)系統(tǒng)的腐蝕，要采取有效的措施排除深基坑中的存水量，確保深基坑施工中施工人員的安全，以及機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：?[1]劉國彬,王衛(wèi)東主編.??基坑工程手冊（第二版）[M].?北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009?.[2]建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范?GB50497-2009[S].?北京：中國計劃出版社，2009?.[3]龔曉南主編.??深基坑工程設(shè)計施工手冊?[M].?北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998?.[4]?林鳴，徐偉主編.??深基坑工程信息化施工技術(shù)?[M].?北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006?.

[5]滕春生.深基坑支護(hù)技術(shù)在工程中的應(yīng)用[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2008.

[6] 孫加保.高層建筑施工[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005（2）.