陳建南

（大埔縣第二建筑工程公司，廣東 大埔 514200）

在建筑基坑施工時，為確保施工安全，防止塌方事故發(fā)生，必須對開挖的建筑基坑采取支護(hù)措施，本文分析了當(dāng)前深基坑支護(hù)存在的安全問題，提出了深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)和預(yù)防措施。

1 問題的提出

在建筑基坑施工時，為確保施工安全，防止塌方事故發(fā)生，必須對開挖的建筑基坑采取支護(hù)措施。建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基坑類型、基坑開挖掘深度、降排水條件、周邊環(huán)境對基坑側(cè)壁位移的要求，基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等因素，做到合理設(shè)計(jì)、精心施工、經(jīng)濟(jì)安全。

近幾年來，高層建筑的迅速興起，促進(jìn)了深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。但是，現(xiàn)在的城市建筑間距很小，有的基坑邊緣距已有建筑僅十幾米、甚至幾米，給基礎(chǔ)工程施工帶來很大的難度。另外，原來的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)原則、運(yùn)算公式、施工工藝等，已不符合深基坑開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，導(dǎo)致一些基坑工程出現(xiàn)事故，造成巨大的損失。因此，深基坑支護(hù)的安全問題工程技術(shù)人員應(yīng)予以高度重視。

2 深基坑支護(hù)存在的問題

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中土體的物理力學(xué)參數(shù)選擇不當(dāng)

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的土壓力大小直接影響其安全度，但由于地質(zhì)情況多變且十分復(fù)雜，要精確地計(jì)算土壓力目前還十分困難，至今仍在采用庫倫公式或朗肯公式。關(guān)于土體物理參數(shù)的選擇是一個非常復(fù)雜的問題，尤其是在深基坑開挖后，含水率、內(nèi)摩擦角和粘聚力三個參數(shù)是可變值，很難準(zhǔn)確計(jì)算出支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力。

在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果對地基土體的物理力學(xué)參數(shù)取值不準(zhǔn)，將對設(shè)計(jì)的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。土力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：內(nèi)磨擦角值相差5 °，其產(chǎn)生的主動土壓力不同；原土體的內(nèi)凝聚力與開挖后土體的內(nèi)凝聚力，則差別更大。施工工藝和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式不同，對土體的物理力學(xué)參數(shù)的選擇也有很大影響。

2.2 基坑土體的取樣具有不完全性

在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須對地基土層進(jìn)行取樣分析，以取得土體比較合理的物理力學(xué)指標(biāo)，為減少勘探的工作量和降低工程造價，不可能鉆孔過多。因此，所取得的土樣具有一定的隨機(jī)性和不完全性。但是，地質(zhì)構(gòu)造是極其復(fù)雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實(shí)性。因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也就不一定完全符合實(shí)際的地質(zhì)情況。

2.3 基坑開挖存在的空間效應(yīng)考慮不周

深基坑開挖中大量的實(shí)測資料表明：基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩(wěn)，常常以長邊的居中位置發(fā)生。這足以說時深基坑開挖是一個空間問題。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是按平面應(yīng)變問題處理的。對一些細(xì)長條基坑來講，這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實(shí)際的，而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以，在未進(jìn)行空間問題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計(jì)時，支護(hù)結(jié)構(gòu)要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。

2.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際受力不符

目前，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算仍基于極限平衡理論，但支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力并不那么簡單。工程實(shí)踐證明，有的支護(hù)結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計(jì)計(jì)算的安全系數(shù)，從理論上講是絕對安全的，但有時卻發(fā)生破壞；有的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小，甚至達(dá)不到規(guī)范的要求，但在實(shí)際工程中卻滿足要求。

極限平衡理論是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種靜態(tài)設(shè)計(jì)，而實(shí)際上開挖后的土體是一種動態(tài)平衡狀態(tài)，也是一個土體逐漸松弛的過程，隨著時間的增長，土體強(qiáng)度逐漸下降，并產(chǎn)生一定的變形。所以，在設(shè)計(jì)中必須充分考慮到這一點(diǎn)。

3 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

3.1 徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

對于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，國內(nèi)外至今尚沒有一種精確的計(jì)算方法，多數(shù)是處于摸索和探討階段，我國也沒有統(tǒng)一的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。土壓力分布還按庫倫或朗肯理論確定，支護(hù)樁仍用“等值梁法”進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算結(jié)果與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力懸殊較大，既不安全也不經(jīng)濟(jì)。由此可見，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不應(yīng)再采用傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)荷載法”，而應(yīng)徹底改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，逐步建立以施工監(jiān)測為主導(dǎo)的信息反饋動態(tài)設(shè)計(jì)體系。這是設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)科研攻關(guān)的方向。

3.2 建立變形控制的新的工程設(shè)計(jì)方法

目前，設(shè)計(jì)人員用的極限平衡原理是一種簡便實(shí)用的常用設(shè)計(jì)方法，其計(jì)算結(jié)果具重要的參考價值。但是，將這種設(shè)計(jì)方法用于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，只能單純滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求，而不能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度。眾多工程事故就是因?yàn)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形而造成的。鑒于上述實(shí)際，在建立新的變形控制設(shè)計(jì)法時，應(yīng)著重研究支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的標(biāo)準(zhǔn)、空間效應(yīng)轉(zhuǎn)化為平面應(yīng)變和地面超載的確定及其對支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響等問題。

3.3 大力開展支護(hù)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究

開展支護(hù)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究（包括實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和工程現(xiàn)場試驗(yàn)），雖然要耗費(fèi)部分資金，但由于深基坑支護(hù)工程投資巨大，如經(jīng)過科學(xué)試驗(yàn)再進(jìn)行設(shè)計(jì)時，肯定會節(jié)省可觀的經(jīng)費(fèi)。因此，工程現(xiàn)場試驗(yàn)是非常必要的。通過工程實(shí)踐積累大量的測試數(shù)據(jù)，可對同類工程的成功打好基礎(chǔ)，為理論研究和建立新的計(jì)算方法提供可靠的第一手資料。

3.4 探索新型支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法

高層建筑的飛速發(fā)展給深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)帶來一場技術(shù)革命。在鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁擋墻、地下連續(xù)墻等支護(hù)結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用后，雙排樁、土釘、組合拱帷幕、旋噴土錨、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土多孔板等新的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式也相繼問世。但是，這些支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的計(jì)算模型如何建立、計(jì)算簡圖怎樣選取、設(shè)計(jì)方法如何趨于科學(xué)，仍是當(dāng)前新型支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中急需解決的問題。

目前，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)正在向著綜合性方向發(fā)展，即受力結(jié)構(gòu)與水結(jié)構(gòu)相結(jié)合、臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)與永久支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合、基坑開挖方式與支護(hù)結(jié)構(gòu)型式相結(jié)合。這幾種結(jié)合必然使支護(hù)結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜。所以，建立新型支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法，已成為深基坑工程技術(shù)的當(dāng)務(wù)之急。

[1]建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999

[2]余志成，施文華.深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998

[3]龔曉南.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998