岩土工程深基坑支护的设计方案

岩土工程深基坑支护的设计方案
发布时间：2021-10-25T05:17:21.208Z 来源：《科学与技术》2021年第16期作者：辛全伟
[导读] 深基坑支护作为岩土工程当中的基础性环节，对于整个工程建筑质量有着重要的影响
辛全伟
中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁沈阳 110169
摘要：深基坑支护作为岩土工程当中的基础性环节，对于整个工程建筑质量有着重要的影响，因此，加强对于深基坑支护施工技术的控制和管理，能有效提升施工质量，降低工程事故发生的概率。

加强对于当前深基坑支护技术的研究和分析，并采取相应的施工措施，以保障深基坑支护施工的质量，对于整个岩土工程而言有着重要的意义。

在此基础上，简单介绍了深基坑支护技术的应用特点及常用的几种深基坑支护技术，并结合当前深基坑支护技术的实际应用情况，提出了优化岩土工程中深基坑支护施工技术的措施。

关键词：岩土工程；深基坑；支护
引言
随着城市的快速发展及进步，城市建筑用地范围逐渐向外扩建，这对于缓解市中心区域土地资源的紧张局势具有重要的作用。

在工程技术快速发展的背景下，城市密集区建设逐渐向地下部分发展，不但有助于节约土地资源，而且还能够对城市用地结构进行有效的调节，对于推动城市的发展建设具有重要的意义。

深基坑支护技术作为岩土工程中重要的技术，往往有着诸多方面的应用优势，不但能够保证基坑的安全性，而且可以提高工程的质量。

由此可见，深基坑支护技术在岩土工程中发挥着重要的作用，在满足建筑物功能的基础上，实现了其经济效益的最大化。

1岩土工程中深基坑支护技术的重要性与特征
1.1重要性
在岩土工程建设过程中，深基坑支护技术得到了推广及应用，尤其在深基坑工程施工中得到了关注，为保证施工安全发挥着重要的作用，通过深基坑支护技术的使用，主要指设置在基坑侧壁及周围环境的加固，保护及支挡作用。

由于深基坑影响因素多、开挖深度大等特点，造成深基坑施工容易出现安全事故，将会带来严重的损失，不仅会造成经济损失，还会造成人员伤亡。

其根本原因在于事故单位未能够在施工过程中做好安全防控措施，安全工作开展不到位所致。

由此可见，深基坑支护具有重要的意义。

1.2特征
深基坑支护有着其自身的特征：具体主要包括：（1）影响因素多：在岩土工程施工过程中，往往存在诸多影响因素，对岩土工程施工水平产生较大的影响。

针对当前的多种干扰因素而言，其主要与岩土工程施工地貌环境的复杂性相关。

深基坑支护作为岩土工程关键模块，在实际的施工过程中，周围岩石强度、渗流等对深基坑支护施工活动的顺利开展产生较大的阻碍，这对于深基坑支护水平的提升产生较大的影响。

（2）施工条件复杂：从深基坑支护施工的角度来讲，在很大程度上增加了施工难度，同时，对于深基坑支护工作的开展产生不利影响。

此外，岩土工程周围有着较为恶劣的环境，严重影响施工质量，在实际的施工过程中，要想保证深基坑支护施工质量，则需要根据具体实际情况，构建完善的深基坑方案，确保深基坑支护得到全面开展。

从相关工作人员的角度来讲，施工单位要组织相关人员深入到现场，做好施工现场勘察工作，及时获取到现场施工环境等，并且要根据所搜集的数据信息，合理优化深基坑支护设计工作，进而保证深基坑支护施工效果及质量。

2岩土工程深基坑支护设计常见问题分析
我国岩土工程中深基坑支护设计仍然会存在以下几点问题：第一点是土层开挖与边坡支护施工不协调。

一些岩土建筑施工过程中，挡土支护所涉及到的技术含量较高，但是传统的土方开挖方法十分复杂、技术含量相对较低，无法满足高难度的施工需求；再加上当地的施工团队工作水平较为有限，组织管理不够科学，也增加了施工的难度。

还有部分施工单位为了加速工程进度，其施工顺序出现严重混乱，特别是在夏季的雨季时期施工，由于对挡土支护施工缺少足够的重视，导致影响后期正常的支护施工秩序，无法在规定的时间内完成施工。

第二点是边坡修理无法满足预期的规范需求。

在许多深基坑施工过程中，由于施工技术人员的业务能力不足、缺乏丰富的工作经验，管理人员的管理欠缺和现场施工人员机械操作水平不足等因素，会经常欠挖或是超挖、开挖以后出现边坡表面平整度失去规则等一系列的情况。

在人工调整的过程中，也会受到测量技术工艺等一系列方面的影响，最后导致施工与设计的差异十分明显。

深基坑支护施工的过程中，经常会出现深基坑深层搅拌桩水泥产量不足、水泥的强度不足等一系列情况，多方面的因素导致水泥表面开裂等后果，影响支护工程最终的施工效果。

3基坑支护设计
3.1支护工程总体布置
根据基坑的水文工程地质条件、基坑开挖深度及周边环境状况设计本基坑分不同的支护型式，部分支护工程布置见表1。

3.2基坑支护设计荷载
基坑支护设计荷载由土体的主、被动土压力和开挖区域中的建筑物荷载以及地面超载共同构成。

在计算土体压力、边坡稳定性和锚杆抗拔力以及支护的截面尺寸、配筋和验算材料强度时，均选用基坑承载能力处于极限时的荷载效应基本组合，且分项、组合系数均为1.0。

地面超载值与无限均布荷载均为15kPa；若所开挖的基坑四周存在其他住宅楼，每一层附加的局部荷载为15kPa；若支护结构上方堆砌了其他材料，将其作为2.0m以外的20kPa局部荷载计算。

3.3分项工程设计
3.3.1放坡设计
将一层地下室基坑的北部、西部及南部均开挖5.5m，并预留足够的放坡空间，坡比为1∶0.5，坡面选用喷锚支护方式；由于二层地下室基坑东部开挖较深，因此在其上方3.0m位置处进行放坡卸载施工，坡比为1∶0.5，坡面选用喷锚支护方式。

3.3.2桩锚支护结构设计
桩锚支护结构设置在二层地下室基坑的东部（1型支护）、北部和南部的东区（2型支护）。

将规格为Φ1000mm的钻孔灌注桩作为1型支护结构的排桩，该桩的中心距和桩长分别为1300mm、18.0m；将规格为Φ800mm钻孔灌注桩作为2型支护的排桩，该桩的中心距和桩长分别为1100mm、13.0m。

将高度为0.8m，宽为1.0~1.2m的冠梁安装在桩顶上，并保证护坡桩的主筋至少伸在冠梁35d的地方，可有利于构建桩的整体结构。

该项目基坑开挖较深，为了避免桩顶发生不可控的变形，需增加锚杆层数。

选取水泥浆作为锚杆的注浆材料，并确保结实强度至少为20MPa。

桩身和冠梁混凝土的强度等级均为C30，混凝土保护层厚度桩为50mm，梁为35mm。

布桩时采取均匀配筋法，主筋和绕筋分别选用HRB335Ⅱ级螺纹钢、HPB235圆钢。

3.3.3喷锚支护结构设计
基坑喷锚支护结构设在一层地下室基坑边坡一、二层间的西部边坡和二层地下室东部边坡段的上方。

选用梅花形作为锚杆立面，锚孔直径设为120mm；选用规格为Φ20的Ⅱ级螺纹钢作为锚杆杆体，锚孔倾角15°。

选用水泥浆注浆并确保其结实强度大于20MPa。

采用规格为Φ8@200mm×200mm的面层钢筋网，通过规格为Φ14的双向加强筋加强面层钢筋网和锚杆的连接，并将规格为Φ25L50mm的锚筋设置在加强筋和锚杆间进行固定，锚筋和锚杆均采取双面焊接法。

喷C20混凝土厚度设为100mm，配合材料及其比例为水泥:砂:石=1:2:2。

喷锚支护顶面设置一个宽度和厚度分别为2.0m、100mm的混凝土护顶，把坡面钢筋网折向板内前方，再增设1排Φ********=2.0m的竖向土钉进行锁定。

若锚杆在易坍塌地层中不能成孔，可用锚管代替锚杆，锚管由Φ48mm×3.5mm钢管制成，将一头削成桩尖状，并在管壁按照梅花的形状开设直径为10mm的小孔；当清水洗孔完毕后即可注浆，水灰比为1∶0.5，压力为0.6~0.8MPa。

4深基坑支护技术在岩土工程施工中的应用
4.1锚杆支护施工技术
在深基坑锚杆支护技术的应用过程中，锚杆作为该技术的重要工具。

具体主要体现在：（1）通过锚杆另一侧衔接支护结构，有助于支护水平的提高；（2）锚杆另一侧插入结构稳定的岩土体中。

通过当前工作的有效开展，可以保证深基坑支护的效果。

针对深基坑支护技术的应用研究发现，该技术原理是通过锚杆对底层深处潜能进行受拉力调动，从而对工程起到稳固的作用。

根据相关数据调查显示，锚杆支护技术有着诸多优势，不但操作流程较少，而且操作难度不高。

这些优势的存在，使得深基坑支护技术得到了关注和重视。

在实际的应用过程中，如果将该技术与其他技术进行有机结合，可以更好地实现支护施工目标。

4.2深层搅拌桩支护技术
针对深层搅拌桩支护技术而言，其技术原理通过石灰、水泥等物质的固化特征，通过搅拌设备的有效运用，能够对固化剂和软土进行混合搅拌，通过固化反应于地下形成桩体，这样才能够保证软土地基强度得到提升。

在实际的作业过程中，针对深度小于7m的二级或三级基坑而言，如果需要对坑边到红线位置的间隔进行重组，深层搅拌桩技术将会发挥着重要的作用，能够最大程度地发挥出水泥的不透水性，并且有着较广的适用范围。

与其他支护技术相比，深层搅拌桩支护技术有着显著的优势。

（1）在原地基土的基础上，能够与固化剂做到充分搅拌，无须与土体进行换填；（2）在实际的搅拌操作过程中，所处的深度较大，并不会引发土体的侧向挤压效应，并不会影响现有建筑的基础；（3）通过合理选择固化剂，能够确保施工效果得到提升，在很大程度上减少了对环境的污染。

当在居民区进行作业时，也不会对居民生活造成较大的影响。

（4）通过对土体进行加固处理，将会改变土体本身的重度，合理抑制了基础沉降问题。

4.3地下连续墙施工技术
针对软土层中基坑开挖工作而言，如果其深度超过10m，周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求较高的情况下，地下连续墙为基坑的支护结构。

根据相关数据调查显示，地下连续墙具有诸多有点，在深基坑支护施工中占据重要的位置。

具体主要体现在：（1）由于墙体具有整体性好、刚度大等特点，这就决定着其结构与地基不会出现较大的变形情况，致使其在超深支护结构中得到了很好的体现。

（2）用于各种地质条件，尤其遇到砂石地层或要求进入风化岩层时，钢板桩难以在施工中得到很好的应用，此时，可采用连续墙支护；（3）虽然能够减少施工所带来的影响，但是却有着相对较高的造价，难以及时对废浆进行处理。

总而言之，该技术在基坑支护中有着快捷简便、经济可靠特点，得到了广泛的运用。

4.4钢板桩支护技术
钢板桩由带钳口或锁口的热轧型钢制成，钢板桩墙主要有钢板桩所构成，主要用来挡土和挡水。

尤其现阶段，直腹板形、U形、Z形为常见钢板桩截面类型。

众所周知，钢板桩有着诸多方面的优势，如施工简单、应用范围广等特点，但也存在一定的局限性，所发出的噪音相对较大，相邻地基容易变形等。

鉴于此情况下，钢板桩并不适用于人口与建筑物密集的区域。

此外，钢板桩有着较大的柔性，在实际的应用过程中，一旦支撑系统设置不当，亦或是锚拉不合理，往往会造成较大的变形。

通常情况下，当基坑支护深度大于7m的情况下，此时则无须再进行使用。

5岩土工程深基坑支护设计优化策略
5.1提高深基坑支护设计管理水平
提高深基坑支护设计管理水平是岩土工程中深基坑支护设计的优化策略。

为了更好的确保岩土工程深基坑支护工作的顺利进行，相关施工单位务必要加强对施工人员施工之前的安全责任检查。

并制定符合该岩土工程实际情况、具有一定可操作性的深基坑支护设计管理机制，落实权责一致的制度，避免出现施工中存在问题无法追究责任等情况出现。

而在实际施工过程中，许多施工单位挖出的基坑空间往往与支护结构位移问题有着直接的关联性，因此必须要保证其基坑空间的合理，也需要从深基坑支护环节进行设计，提高设计图的科学效果。

施工之前，也要提前对于岩土工程所处的地理位置，周边的环境、气候、土壤等进行实地考察，并全面收集数据，通过设定与落实相关制度，确保这一环节的施工质量，坚持安全第一、以人为本的施工原则，更好地进行深基坑支护设计和施工。

5.2引进先进的施工设计方法
引进先进的施工技术方法是岩土工程深基坑支护设计的优化策略之一。

科技是第一生产力，先进的深基坑支护设计方法可以有效提高
岩土工程的最终施工水平，减少不必要成本的投入，促使建筑施工又好又快的发展。

对于深基坑支护设计而言，方法的选择具有较高的地位，而施工单位也务必要保证与时俱进，加强对于深基坑支护设计方面资金和精力的投入，引进先进的深基坑支护设计方式方法，确保设计工作的顺利进行。

，结合先进设计方法的同时，还要结合以往深基坑支护设计中的经验最终完成设计工作，确保深基坑支护设计的高效性和有效性，为岩土工程的顺利开展创设出更多的条件，使得观测技能水平不断提高，保证获取信息的真实和有效。

5.3重点分析并把握工程实际需求
重点分析把握工程实际需求是岩土工程深基坑支护方法优化的又一策略。

对于许多岩土工程而言，深基坑支护设计在整个施工过程中有着举足轻重的作用，通过合理的设计，一方面能够提高地基最终的承载能力，确保岩土工程施工安全性、稳定性和可靠性；另一方面也能够为后续的施工打下坚实的基础。

而在实际的深基坑支护设计时，工作人员也要结合岩土工程和实际需求，按照预期的设计标准来完成方案规划，也要对岩土工程施工和周边地区存在的若干不稳定因素进行全面充分的考虑，挖掘出更多潜在的安全隐患，并及时的规避和处理，增强深基坑支护工程设计的科学性与可行性。

以常见的钢板桩施工为例，钢桩应予以妥善堆放保存；对于桩的就位，移动打桩机至桩位，少量位置的调整可用旋转桩机或顶升导杆滑块来实现；钢桩起吊前，需对每节桩作详尽的外观检查，施工人员提交时务必要保证设备平稳，避免出现设备之间因吊起不稳造成相互碰撞等情况；还要提前测量地下水型，在了解周边环境可能对施工中造成影响的同时选择针对性的施工方式；吊装过程中需要考虑到桩驳平衡，要按照施工具体顺序吊起；结合施工实际经验，做到提前量打好，避免沉桩后桩位无法符合设计需求再次返修。

施工过程中可能会受到外部环境影响，因此沉桩技术的选择，务必要在风浪较小的环境地区进行。

结束语
总而言之，深基坑工程施工技术在现代建筑工程领域中需要得到更多的重视。

由于深基坑工程中所包含的学科和施工工序十分复杂，为了更好地保证岩土工程深基坑支护施工又好又快的发展，需要注意引进先进的施工设计方法，重点把握分析施工过程中实际需求，并提高深基坑支护施工综合设计水平，促使深基坑的支护设计能够满足岩土工程施工发展的需求。

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