建筑基坑支护设计中的问题及处理方法

■郭丙智 ■山西正和热电工程有限公司，山西 太原 030012

高层建筑基坑支护设计的科学性与建筑物的整体质量有着不可分割的联系，由于基坑开挖与支护涉及很多土力学的典型强度与稳定问题，同时还包括很多变形控制的问题，因此设计内容十分复杂，难度也可想而知。基坑支护工程包括基坑支护体系设计与施工土方的开挖，综合性比较强，需要设计人员与技术人员的紧密配合。在基坑工程支护技术的设计、施工以及监督等具体问题，都需要完美落实和解决，结合工程的实际情况，进行方案的设计，这样才能够保障工程质量以及施工安全，可以说建筑基坑设计对于建设任务意义十分重大。

1 基坑支护的主要结构形式

(1)放坡开挖结构。这种结构的基坑支护体系的优势就是造价低，但是在土方开挖以及回填方面不占优势，通常都是在场地宽阔，周围没有重要建筑物的地方使用，在位移方面的要求不多。

(2)土钉支护结构。这种支护结构属于一种新型的支护形式，目前能够解决施工场地不足，基坑位移扩大等问题，基本都是通过施加预应力锚杆以及超前支护的方式实现支护的。

(3)水泥土重力式支护结构。这种结构通常是在软弱土层基坑支护施工应用，并且深度不得高于6 米，施工基本都是采用水泥拦拌法，这种是施工的成本低，施工简单。

2 基坑支护存在的问题

现阶段我国建筑基坑设计上依旧存在一些问题，这些问题的存在往往会引发很多安全问题，不利于建筑功能的发挥，下面具体对基坑支护设计上存在的问题进行分析研究:

(1)地基土层的物理力学参数选择不当。基坑施工过程中，支护结构所承受的地基压力对施工安全性具有直接影响，由于建设功臣施工原本就是一个复杂的过程，体层结构，以及自然环境都会影响基坑支护施工，现阶段我国在地基压力计算方面还无法达到精准的计算，相关的计算基本都是通过库伦公式以及朗肯公式进行推算的。与此同时，施工中还有一个难点那就是如何正确选择土层物理参数的问题，由于在进行基坑开挖的时候，土层物理参数的含水率数以及内摩擦角参数以及粘聚参数都是不断变化的，所以无法针对具体受力情况进行准确的计算。在进行基坑支护结构设计之前，如果没有准确的进行地基土层的物理力学参数选择，那么直接影响设计的结果，从大量的实践中发现，一旦内部摩擦一定的角度偏差，那么必然会导致土层压力出现变化，而且还需要注意的一点就是土体在开挖前后的内部凝聚力不同，并且因为施工工艺以及支护形势之间的差别，土层物理力学参数也需要进行不同的选择。

(2)基坑土层取样不完整。在基坑支护结构进行设计的过程中，需要选择地基土层的不同样本进行分析，从而掌握土体的物理力学指标，使支护结构的设计获得相应的依据。目前依据相应的施工规范，施工人员通常在基坑开挖后采用钻探获取土层样本，但为了降低工程造价的目的，不能进行多次钻孔取样。因此，钻孔取样不可避免具有随机性，并且不完整。因此，支护结构进行设计时必然不能同具体的地质情况完全符合。

(3)没有考虑空间效应。通过整理基坑施工的相关数据发现:水平位移，通常是从基坑周边向基坑内发生，并且一般情况是中间大两边小。并且当基坑周边发生不稳定时，通常出现在中部位置。因此说明，基坑在开挖时必须考虑空间性。传统设计中，基坑支护结构设计一般依据平面应变原则，这种情况特别适合于细长条的基坑;但是对于基坑为方形或长方形，则具有很大的差异性。因此在依据平面应变原则设计支护结构时，要进行适当的调整，从而使基坑符合空间效应的要求。

(4)支护结构的设计计算同实际受力不相符。当前，极限平衡理论是进行基坑支护结构设计的主要理论，但实践证明，依据极限平衡理论计算出的支护结构安全系数，理论分析非常安全，但还是会发生破坏;而有的支护结构经过计算，其安全系数非常小，但是仍符合施工的需要。原因是极限平衡理论属于静态设计，而土体在开挖后处于动态的平衡状态，随着时间变化会发生变形，因此设计过程中，应该对此进行入分析。

3 基坑支护设计中的措施及要点

针对上述基坑支护设计中存在的问题，制定更为完善的设计措施，提升建筑物的稳定性与安全性是非常必要的，下满针对基坑支护设计的具体措施进行分析研究:

(1)改变传统的设计理念。传统的设计虽然能够达到一定的施工效果，但是计算还是不够精准，同时我国实际上缺少支护结构设计的统一规范管理，这样就导致基坑支护结构在设计过程中，往往会因为实际情况的不同而导致受力差异性较大，工程安全隐患因此增加。所以说在设计基坑支护结构的时候不应该采用常规的设计方法——“结构荷载法”，而是需要转变传统的设计理念，构建更为完善的动态信息反馈设计体系，以此提高支护结构的安全性。

(2)采用新的工程设计方法。目前支护结构设计中普遍应用极限平衡原理，并将其计算结果作为施工依据。但是，基坑支护结构在设计时运用极限平衡原理，仅仅使支护结构的强度满足相应的要求，而不能使支护结构满足刚度要求。所以当支护结构变形过大时极易导致发生事故。因此在设计支护结构时，要密切观察支护结构的变形情况，基于以上原因，要对支护结构变形控制方法进行入研究，并制定相应的控制标准。

(3)积极对支护结构进行试验研究。要想掌握正确的施工理论必须要开展大量的试验研究。但是，目前国内对于基坑支护结构设计实验方面，没有开展过科学系统的试验研究。尽管当前支护结构在设计和施工中积累了丰富的经验，但由于没有科学的试验数据，不能对其采取科学分析，从而形成相关的施工理论，这成为了我国这一领域的空白。因此，为了更好的开展基坑支护设计和施工，需要进行相应的工程试验。只有开展大量的工程试验，才能对相关的工程数据进行积累，并做到科学分析，最后形成科学的施工理论，从而使基坑支护施工能够更加完善，并探索出新的设计和计算方法。

(4)研究支护结构的新型计算方法。当前，由于基坑支护结构在设计和施工中不断复杂化和先进化，出现了将受力结构同水结构进行结合的形式，以及将临时性的结构同固定性的结构进行结合，还有的将开挖形式同支护结构进行结合，这些不同结合方式出现，会使支护结构在设计时的受力计算变得复杂，因此，研究一种支护结构的新型计算方法，是目前进行基坑支护设计的重要内容。

总而言之，建筑工程施工中的基坑支护设计还需要从工程实际情况出发，坚持因地制宜的原则，全面落实国家相关规定，积极引入新型的设计理念，这样才能够有效提供我国高层建设的整体质量。

4 结束语

建筑基坑施工开挖以及支护结构的设计施工，直接影响着建筑物的整体质量，一旦出现问题，必然会为工程的施工与使用埋下安全隐患，为了能够确保工程质量安全，全面提升工程设计科学性与合理性是非常必要的。基坑支护设计的内容复杂，难度大，需要高素质的设计人员，也需要各个部门工作者的紧密配合，这样才能够做到全面提升工程质量，保障人们生命财产安全。虽然现阶段我国基坑支护设计中依旧存在一些问题，但是这也正说明我国基坑设计的发展空间很大，我国建筑行业的设计部门以及其他部门应该全面配合，积极的为我国建筑行业的发展进一步分力。

［1］杜显洲.基坑支护工程的优化设计研究［J］.土工基础，2005(03).

［2］王翠英，王家阳.论深基坑支护优化设计的重要性［J］.武汉工业学院学报，2005(02).

［3］尹双，张仲先，王勇.深基坑支护方案的分析与优化［J］.岩土工程技术，2005(03).