深基坑支护工程设计全过程详解

深基坑支护工程设计一般要经历设计前的准备工作、方案设计、施工图设计等阶段，下面结合自己的几年的工作经历写几点体会。

一、设计前的准备工作

1、收集相关资料
      接到一项设计任务后，首先要做的工作就是收集相关资料，包括场地现状地形图、地质勘察报告、建筑总平面图、地下室平面（剖面）图、建筑基础及基础底板结构图，周边若有建（构）筑物或地下管线的还要收集场地周边建（构）筑物的地基基础图纸（包括基础形式、埋深、平面布置等）和地下管线的图纸。
      收集到上述资料后，应认真理解、消化有关图纸，并做好以下几件事情：
      （1）确定基坑底开挖标高，初步了解基坑各侧的开挖深度；
      （2）重点关注地下室外墙与场地红线的相对位置关系，以确定有无放坡空间的可能；
      （3）阅读地质勘察报告，掌握整个场地大致地质分布情况，重点关注有无砂（砾）层、软弱土层及基岩深度，若有砂（砾）层、软弱土层等，查看其土层描述及标贯击数情况，初步掌握其岩土力学性质。
      （4）根据管线资料，了解管线分布情况，尤其分布在1.5~2.0倍坑深范围内的管线分布情况。

2、踏勘现场
      踏勘现场是进行基坑工程设计很重要的一步现场工作，很多年轻的同志不以为然，认为坐在办公室看场地地形图就可以了，其实这是错误的。只有亲自踏勘现场，才能充分了解现场情况，做到了然于胸，在后面确定支护设计方案时才能抓住重点，做到有的放矢。那么踏勘现场时要注意哪些方面呢：
      （1）前面通过资料收集已初步掌握场地红线的与地下室外墙的距离管线，踏勘现场时应重点关注，现场确认有无放坡的可能以及放坡的大概坡率及空间。
      （2）沿着场地红线察看一周，看周边建（构）筑物的情况以及与红线的大致位置关系，增加感性认识，察看时应重点关注周边建（构）筑物的结构形式（是框架结构还是砖砌结构、楼层高度）、建筑物墙体有无旧裂缝、建筑物现在的使用情况及周边地面有无裂缝、下沉等现象，同时察看周边地下管线情况，看看还有没有其它遗漏的重要管线，有的话应及时通知业主进行补测。察看时不仅做好相应记录还要拍摄照片作为留底依据，有条件的话可摄像作为留底依据。
      （3）现场踏勘时还应查看场地地形情况，看看现场实际地形与业主提供的地形图是否吻合，如有出入应做好标记同时通知业主进行地形修测。
      （4）现场踏勘还应根据现场场地地形、地貌条件，结合地质勘察报告，从总体上全面掌握场地的地质变化情况，设计时做到了然于胸。

二、方案设计

1、概念设计
      一个好的基坑支护设计方案，首先要确定一个安全、技术可行、经济的概念性方案，那么如何做好概念设计则至关重要。尤其对刚刚进入岩土设计行业的同志来说，更要注重这方面的培养和积累，做好概念设计也非一日之功，需要时间和大量工程实践经验的积累。做好概念设计要注意以下几个方面：
      （1）首先应根据基坑开挖深度、地质条件、周边环境以及基坑开挖对周边的影响大小等因素综合确定基坑支护的安全等级。
      （2）认真研究地质报告，看看是否有砂层、砾石层等透水层，若有的话首先就要考虑设计止水帷幕的问题。即使没有透水层，也要综合考虑基坑开挖深度及基坑开挖对周边构筑物（或地下管线）造成的土体失水的影响，综合确定是否需要设计止水帷幕。
      止水帷幕的选择常用的有搅拌桩、高压旋喷桩等，对于一般的砂层采用搅拌桩即可，若砂层较厚（大于4.0m以上）或是砾石层则要考虑高压旋喷桩，若此时支护形式采用了灌注桩可结合起来采用桩间高压旋喷的形式进行止水；有时对于一般的粘性土层为防止基坑开挖土体失水也会采用搅拌桩进行止水，若此时粘性土较硬（标贯击数大于15击）则搅拌桩可能很难施工下去，应考虑用旋喷桩。
      研究地质报告时，还应重点关注有无软土层及其分布范围和埋深情况（软土层的厚度、位于基坑底部还是上部），对于有较厚软土层（大于3.0m）位于基坑底附近的情况要特别慎重。
      （3）确定初步支护形式：根据场地空间大小，能放坡卸载的尽量放坡卸载，若只能垂直开挖，结合基坑开挖深度、地质条件及对周边环境的影响选择支护形式。这时个人的设计经验及当地类似工程的成功做法就显得尤为重要，岩土设计者在这方面要特别注意积累。

2、岩土参数的选取
      有了初步支护形式后，就要进行相关计算了。此时，岩土参数如何取值显得尤为重要，通常的做法一般参考地质勘察报告推荐的参数建议值，对于感觉建议值不太合理的参数，就要结合报告中关于地层的地质描述情况、揭露的标贯击数以及土工试验的结果等综合确定，以做到去伪存真。当然，对勘察报告岩土参数建议值是否合理的判断，需要一定的实践经验，这也需要我们的岩土设计者在这方面进行一定的实践积累。

3、计算和验算
      前面根据经验综合确定了初步的支护结构形式，接下来就要通过计算的方式来确定支护结构的准确参数，比如桩的嵌固长度、锚索长度、土钉长度及设计拉力值等，当然此时应根据需要满足规范的相应安全系数进行设计验算调整，如果有条件采用软件计算（如理正深基坑、同济启明星等软件）则将会大大减小相应计算工作量。。

      通过计算确定好支护结构的形式后，紧接着就要进行相应的结构构件计算。根据前面计算得到相应的支护结构承受的弯矩值、剪力值等进行结构构件的配筋计算，此时要求设计值有一定的结构设计计算方面的力学知识。笔者就曾看到过很多岩土设计值设计的基坑支护桩的配筋与计算的弯矩完全不匹配的现象，对于很多学工程地质出身而从事岩土设计工作的人来说，平时更要加强这方面知识的学习和积累。平时有时间的话可仔细学习下《混凝土规范》以及一些结构设计计算手册等，有条件的话对于一些计算量不大的项目可尝试着自己手算，然后与软件计算的结果进行比较，慢慢的就会让自己积累一些经验，比如多大的弯矩大概配多大的钢筋量就会有一些感性认识。
      尤其近年来随着基坑深度的加大，越来越多的支护形式采用内支撑结构形式，更是要求设计人员对于混凝土结构构件的设计计算内容非常熟悉。

三、施工图设计

      当完成的前面的支护形式确定及相应的计算工作后，主要的任务就是如何用图纸详细、准确的表达出来设计者的设计思想，换句话说此时的设计图纸要能指导施工，施工单位按照图纸就能生产出产品。此时要求设计者不仅仅对总体方案了然于胸，还要求设计者对实现总体方案的细部有着清楚的认识。除了一些较常用、通用的大样图（比如土钉大样图、排水沟大样图等）外，还应针对具体项目的一些特殊部位画出不同的大样图，另外对施工工序有特殊要求的，还应通过图纸表达出来。

      总之，要做好基坑工程的设计，就要有求知的欲望，只有不断地发现问题、解决问题，我们的设计水平才能不断提高。平时看规范、工具书、专业手册（书）、专业论坛以及其它单位的设计图纸等都是提高我们设计水平的重要手段；平时勤跑工地，多了解现场施工的工艺、施工的实际情况等，多与施工技术人员交流，倾听他们从施工角度提出的专业意见，可以积累自己的实践经验。有条件的话，也可与当地的同行、专家进行咨询、请教，不断开阔自己的专业视野。