深基坑支护设计中常见的问题解析

深基坑支护设计中常见的问题解析
发表时间：2017-11-06T09:51:38.793Z 来源：《基层建设》2017年第19期作者：赵光明1 赵新辉2
[导读] 摘要：随着高层建筑体系在我国建筑行业内的不断推广，相关的高层建筑施工项目也随之增多。

1.华电重工股份有限公司郑州分公司河南郑州 450000；
2.机械工业第六设计研究院有限公司河南郑州 450007
摘要：随着高层建筑体系在我国建筑行业内的不断推广，相关的高层建筑施工项目也随之增多。

但在当下的建筑行业体系内，高层建筑的基础施工仍然是建筑施工施工过程中的难点问题所在。

原因在于在当下的建筑市场行情中，高层建筑的设置往往是由于建筑占地面积有限，整体用地容积率较高的情况。

而这些情况，往往是由于高层建筑所在地位于城市的中心地带所造成的。

在本文中，笔者将根据自身的工作经验，对当下建筑行业中深基坑的支护模式设计及其中常见的相关问题进行详细的分析，以期能为相关的工作人员提供借鉴。

关键词：深基坑；支护设计；问题
前言：
在一线城市的规划中，中心城区往往由于城市建筑的高度集中而被迫选择高层建筑作为城市区域的主体建筑模式。

但在高层建筑的施工过程中，由于基坑过深，整体的施工有三点难度：1）基坑所在位置位于城市的高层建筑较为密集的场所，在这些区域中，基坑的挡土板壁一般区域要经受更大的荷载。

2）基坑深度的增加同时也加大了周边建筑沉降的危险性。

3）支护板的整体质量要求更高。

在这三个技术难点下，深基坑的支护技术在实际的运用过程中出现了许多问题。

因此，在建筑行业不断发展的当下，未来的高层建筑将会越来越多，因此，在当下对深基坑技术进行整体的分析与探究，成为了建筑行业向前发展的主要方向。

1 深基坑支护系统
在城市建筑建设中，由于建筑物密度太大，在建筑深基坑开挖过程中，没有多余地方供边坡放坡之用，所有经常依靠于支护手段来确保基础工程的正常开展。

需要支护的结构大致有以下几种形式：
1.1经深层搅拌或高压喷射而形成的水泥墙。

这种支护适用于开挖深度小于 6m 的基坑，此方法施工过程中噪声较小，且抗渗能力较强，能够提高人工降水的效果。

1.2钢筋混凝土的支护桩。

目前这种类型的支护应用非常广泛，在加设锚杆的情况下可以用于较深的基坑护坡。

1.3拱圈式增体结构。

这种方法合理利用了拱式结构受力均匀的特点，可适于开挖深度在 10m 左右的基坑。

1.4地下连续墙和沉井结构。

这种结构的水平刚度相对较大，并且对周围环境影响小，而且对土层条件适应性强，可以适用于各种深度基坑的开挖，而且还可以做主体结构。

1.5纤维织物袋装土迭垒、土钉墙等方法。

对于支护结构的选择必须根据基坑周边环境、开挖深度、水文地质与工程地质条件等多因素综合考虑。

水平方向上的土压力是作用在支护结构上的主要承载，另外土压力大小的确定现在仍沿用以前的土压力理论来确定，但是由于理论的工程实际与假设条件存在有一定的差别，实现主动以及被动土压力都与支挡物的位移有直接的关系，且它大小对试验参数影响也是非常敏感的，所以，要想精准的确定支护系统结构上土压力的大小是非常困难。

2 设计方案常遇见的问题
2.1 设计依据不够恰当
在当前的设计方案中，有很大一部分设计方案在设计依据一栏中经常发现一部分已废止或不恰当的规范仍在延用，此外还有一些地方法规或地方标准的，必须按地方设计标准执行，其中《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 次之。

规范之间的内容或有存在相互矛盾的地方，另外对于设计方案如果能通过之后，现场监理有可能会按照设计依据上提及到的不同规范来要求施工企业，即是从严要求。

一个比较完整的设计方案必须包括诸如：设计的方案总体描述（设计参数以及采用的什么支护结构等），必须把有可能出现的问题提及到。

这既是设计单位技术的体现又是对自己的保护。

2.2 深基坑的安全等级
基坑的安全等级是衡量支护结构和周边环境对变形的适应能力以及基坑工程对周边环境可能造成的危害程度的量度，对于一个基坑而言，必须根据周边环境，将整个工程合理的分成多个区进行分区处理，然后再根据每个区块的情况，将基坑侧壁分为多个安全等级，力争做到对基坑规划做到更加合理经济。

2.3 确保基坑周围环境足够完善
当前有许多基坑周边环境的条件不够完善，尤其是周边建筑物（构筑物）的基础型式，距离基坑的距离、管线的类型、走向、埋深等。

2.4 基坑设计中技术与经济问题
基坑设计方案没有绝对的对错之分，基坑设计只有越接近极限平衡状态越好。

任何设计方案只是一个失效概率问题，没有绝对的最佳方案。

这就要求我们设计人员在方案设计中高度重视基坑支护检测结果，监测单位不断反馈的数据，就能积累到一些经验。

基坑支护方案往往做不到技术、经济同时兼顾，如果工程没有资金方面的压力的话，对于任何一个工程单位来说都能够做，对于临时工程（基坑工程）来说，业主是非常重视资金方面的投入，经常不愿意投过多的资金，很多业主把基坑支护设计做到“摇而不倒”的境界，虽然这是不可能做到，但是业主必须得深刻地认识到基坑支护工程的重要性与必要性。

根据基坑工程安全等级，选用合理的系数来进行计算。

3 计算书中常遇见的问题
3.1 水泥土重力式格挡墙
水泥土重力式挡墙在深基坑围护工程中，是一种较为经济的方案，该支护结构形式具有工程造价低、工期短、止水性好等优点，不需要另外设置止水帷幕。

但是是泥土重力式格挡墙的缺点也存在，其要求基坑开挖深度不能太大，否则就会降低其经济效益。

在地下水位较高的软土地区，用水泥土支护墙的基坑开挖深度一般不宜超过 7m。

当基坑开挖深度在 5m 以下时，才能获得比较好的技术经济效果。

3.2 土钉墙
（1）土钉墙的设计参数与实际操作无法实施或者参数超规范，例如土钉墙喷射混凝土的厚度不大于 80mm，内力折减系数不大于0.8，水灰比不小于 0.5，再或者最下面一排的土钉距离基坑底部小于了 0.5m。

这些都属于设计参数超规范，造成实际操作无法实现，
（2）在土钉墙坡顶设置了排水沟。

这一点也最好不要做，如果迫不得已要做也得离基坑坡顶稍微远一些或者在基坑的底部。

这主要是因为任何一种基坑支护型式都会造成基底发生变形，当在坡顶设置了排水沟的时候，由于土钉墙的支护结构的变形量比较大，经常在坡顶会出现裂缝，把砖砌排水（截）沟给拉裂开来，这样的话如果沟中有水就会通过坡顶的缝隙渗漏至土压力区，进而加速基坑发生变形，这样对于整个基坑是非常不利的。

（3）在土钉端部必须有锚头详图，最好在土钉端部设纵横向井字筋和加强筋，使混凝土壳形成一个整体面板，这样能承受更大的压力。

3.3 地下水的处理
地下水控制是基坑工程中的一个难点，其主要受到两个方面的影响，既土质和地下水位的影响，这就导致了开挖方法超声很大的差异。

地下水位较高时，作用在支护工程结构上的压力相对较大，致使支护结构变形量相对较大，非常容易造成流砂现象、地下水流量、流速较大严重时还会产生坍塌基坑现象。

针对这类问题，一个非常重要的举措是可以采用全止水式结构，在支护设计时可以使用深层搅拌桩等坑内采用管井降水或地基加固等措施提高土体的耐压强度，增加土体抗管涌、抗流砂的能力、抗承压水，最大可能的减少对围护体的侧压力，进而提高基坑施工的安全度，必要时还得采取坑内、坑外降水措施，增建排水设施。

3.4 锚杆
（1）锚杆的锁定值与设计不匹配，如果锁定值小，那么允许的变形值就大，锁定值最好取锚杆的受拉值的 0.35~0.65 倍。

（2）锚杆所配置的钢筋或者钢铰线和荷载不太相符，就会很容易超出锚杆的承载基础，就导致了锚杆不能完全承受了基坑压力。

结语：
在本中，笔者通过对当下深基坑施工中的相关问题进行了详细的分析，并根据其中出现的相关问题提出了解决的措施。

由于时间仓促，笔者希望这篇文章能够起到抛砖引玉的作用，应发读者关于深基坑施工方面更多的思考，为我国未来高层建筑施工的发展提供一定的借鉴。

参考文献：
[1]何家趾，董建忠.深基坑支护结构设计及存在的问题研究.四川建材，2007：（3）.
[2]巫东辉，林再石.有关深基坑支护设计与施工的相关问题分析.建材与装饰（中旬刊），2008：（6）.[3]崔江余，梁仁旺编著.深基坑支护设计计算与施工.中国建材工业出版社，1999.
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