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168 深基坑支护设计常见问题及对策深基坑支护设计常见问题及对策 ■ 吕 晶 [摘 要] 深基坑支护设计的合理性关系到建筑物的安全性 和经济性，要根据基坑的深度、范围、土质情况和周边环 境等选出合理安全的设计。除了需要扎实的理论基础外， 还需要丰富的设计经验。本文根据笔者多年的基坑设计工 作，对基坑设计工程中存在的一些问题进行了论述，并提 出了对策。 [关键词] 深基坑 支护设计 问题 对策 随着地下空间的不断开发，建筑基坑逐步向更 大、更深的趋势发展，这给深基坑工程设计和施工 带来一定挑战，也促进深基坑工程的不断发展。现 有的岩土工程设计多基于两百多年前的理论，虽有 后来人不断研究，但由于土体的复杂性，一直未能 有所突破。目前岩土工程的工程经验发展优于理论 发展。把工程实践中总结的经验应用到设计，对一 个岩土工程的设计者尤为重要。如何保障支护方式 及计算的安全可靠性，如一些参数的选取、空间效 应等问题，影响着支护结构的可靠性。以下为根据 多年工作经验，总结基坑设计中常遇的几个问题及 措施。 一、 基坑支护中常遇到的问题 随着科学技术的不断进步，基坑的安全以及对 周边环境的影响，越来越受关注，这些问题直接涉 及到支护的设计及施工技术等层面，同时也对周边 环境带来威胁。因此，在进行基坑支护设计时应多 方面考虑，从而达到合理、经济的设计目的。 1. 土体物理力学参数问题 土体力学参数关系到土压力的计算结果，选择 准确的土体力学参数对支护结构的选型、保证支护 体系的安全很关键。地下土质存在复杂及多变性， 不同种类的土体性质不同，且土体在不同的应力历 史条件下， 在不同水位条件下性质也有较大的不同。 土体的抗剪强度参数可通过一系列试验获得，如直 剪快剪、直剪固结快剪、直剪慢剪、三轴固结不排 水剪（CU） 、三轴不固结不排水剪（UU） 、十字板剪 切试验等，不同的试验方法可以得出不同的抗剪强 度指标。若计算时，采用勘察报告中推荐的土体参 数，则计算的参数与实际情况有一定出入，未能很 好的模拟实际受力情况。 2. 土体的取样代表性问题 基坑设计前需要进行物理力学参数取样分析， 从而获得准确的土体参数，但土体取样能否代表实 际的土质情况，按照岩土勘察规范要求钻孔取样， 由于开挖的深度一定倍数范围内受到勘探的工作量 以及造价问题，以及地质结构的复杂性，因此取土 体具有随机性、不完整性及不确定性，导致支护结 构设计不符合实际地质情况。 3. 基坑开挖的空间效应问题 从大量的实践过程证明基坑开挖是一个空间问 题，基坑开挖后中间位置位移大，靠近两侧位移小， 一般基坑失稳都是发生在位移偏大的居中部位，从 这点可以说明基坑开挖的空间问题。国内应用较多 的是内撑式和拉锚式结构，拉锚式结构指每根锚杆 都起到作用， 通过腰梁间的联系进行维护土体平衡。 内撑式结构是以井字梁和立柱的形式维护土体平 衡，空间效应在进行两道以上的水平支撑设计时候 较为明显。 目前的基坑支护设计一般是按照平面应变问题 来进行处理，细长的基坑情况较为适用，对于方形 或矩形基坑，差别性就大了。因此，在方形和矩形 基坑若是按照平面应变问题来考虑的话，在设计时 应适当调整结构以便适应开挖后的空间效应。支护 结构位置及形式对于受力、 变形大小有着莫大影响， 支护结构设计时需要合理经济的形式及位置，可以 降低工程造价，同时对基坑的安全稳定控制具有重 大意义。围护桩墙设置压顶圈梁，对连系单根桩， 整体上提高桩的稳定性。对于目前有大量的方形或 圆形基坑平面，可以将压顶圈梁、腰梁设计成圆形， 改善梁的受力，弯矩转化为轴力，为施工时提供更 大的作业空间。 4. 支护结构设计计算问题 支护结构计算应用极限平衡理论较为简单， 但 是与目前实际上的结构受力复杂性形成明显的对比 性。往往出现结构破坏现象，甚至有些安全系数达 不到规范要求，反而支护良好。这样让该理论计算 的可靠性让人凝虑，我们清楚极限平衡理论是一种 静态设计计算，而在现实开挖工作中，土体不可能 为是静态的平衡状态，乃是动态的平衡状态，开挖 后的土体强度随着时间而下降或松弛。设计计算并 没有对这种状况采取计算补救措施， 导致结构破坏。 在支护设计时应充分考虑超孔隙水压力对土体的各 项性能参数影响，在工程桩结束后对土体做原位测 试，获取最准确的资料。 二、 基坑支护设计发展改进措施 1. 支护设计理念的转变 随着我国基坑技术的不断发展，工程经验的不 断积累，为岩土工程设计打下基础。国家基坑行业 规范就对土体是否饱和而提出不同的强度参数取 值，而深圳地方基坑规范在此基础上根据不同的计 算内容再进行细分 （1）基坑抗隆起验算 基坑隆起是因为坑底以上土体卸荷，基坑法向 应力σ1 大大减小，此时基坑底下的饱和黏性土产 生隆起或从坑壁底部挤出，其验算的主体是饱和软 黏土。饱和黏性土排水条件差，机械卸载速度快， 因此应该采用不固结不排水试验。 可采用直剪快剪、 三轴不固结不排水试验或十字板剪切试验的不排水 强度 Cu 值。 （2）主、被动土压力和抗倾覆计算 对黏土和粉质黏土，采用直剪固结快剪和三轴 不排水试验参数，对饱和淤泥土，则需对三轴 CU 试 验乘以 0.75 的系数取值；对饱和粉土、砂土和碎石 土则可根据水下休止角试验和标贯试验得出有效内 摩擦角。 （3）整体稳定、局部稳定以及抗滑稳定性计算 主要根据滑动面穿过的土层情况来考虑，当穿 过一般黏性土时，采用固结快剪或三轴固结排水试 验结果；当为饱和软黏土时，宜采用直剪快剪或三 轴不固结不排水试验或十字板剪切试验。 目前世界上很多国家仍然使用郎肯土压力、库 伦土压力理论来计算土压力，精确的计算方法人们 还在不断探索。未来的技术发展，需要我们设计或 研发人员改变观念，建立实时监测动态反馈的设计 体系，来应对传统计算方法所造成的不利影响。 2. 工程计算方法考虑结构变形控制 设计计算复杂的深基坑时，应用极限平衡理论 进行计算，需要进一步地研究。极限平衡理论可以 满足基坑的强度要求，但在支护结构变形控制方面 无法顾及周全，大部分的基坑安全事故都是由于支 护结构的变形过大无法控制造成。在实际工程中建 立变形控制设计措施，应研究其变形控制的标准、 空间效应转为平面应变对支护结构的影响等问题。 3. 开展试验研究支护结构 理论需要实践的验证，在支护施工过程中的技 术资料就是宝贵的资料，科学的分析判断与数据判 断是支撑理论的重要途径。这些也包括了实验室的 内部模拟试验与现场试验，在进行支护结构设计的 现场试验，可以对降低工程造价有着很大的作用。 当然，类似工程的实践积累数据信息收集，为同类 工程设计提供帮助，同时可以作为新方法研究的一 手资料。 4. 支护结构计算新方法的探索 随着我国科学技术的发展，许多新型的支护 结构也不断涌现。钢板桩、钢混板桩、钻孔灌注桩 墙、地下连续墙等支护结构相继涌现，相应支护结 构形式，如旋喷土锚技术、预应力混凝土多孔板这 些技术的应用。结构模型的建立与计算选取问题是 目前需要解决的主要问题之一。基坑的水久支护与 临时支护相结合、开挖方式与支护结构相结合等， 导致支护结构受力更为复杂，更难准确计算，这些 均需要我们设计人员探索新型的支护结构计算模型 和计算方法，来解决此问题。 三、 结语 深基坑支护随着大深度及大面积的方向发展， 支护的参数选取合理性关系到支护结构的安全可靠 性。因此，作为设计人员，应充分发挥主观性，尽 可能地做到依据充分，动态调整设计，最大限度改 进设计方法，相结合施工监测的反馈设计，确保深 基坑设计的安全、经济、可靠。 参考文献 [1]李恒之.浅谈深基坑边坡支护的主要问题与对策 [J].中国高新技术企业,2013920-21. [2]陆佰鑫.浅析建筑工程中的深基坑支护施工技术 [J].科技资讯,20111570-71. [3]陈洁,李艳,汪国圣.浅析深基坑工程与地下水的 相互影响[J].河南建材,2011456. [4]SJG05-2011,深圳市基坑支护技术规范[S] . [5]贾海伟.关于中小城市基坑支护安全的几点思考 [J].建筑安全,20111198-99. （作者单位深圳市勘察测绘院有限公司）