研究高速公路基坑支护工程施工安全技术

摘要：在高速公路基坑施工时，为确保施工安全，防止塌方事故发生，必须对开挖的高速公路基坑采取支护措施，分析了当前深基坑支护存在的安全问题，提出了深基坑支护设计中的注意事项和预防措施。

关键词：高速公路; 基坑支护; 施工; 安全性

高速公路基坑支护与施工技术是一门从实践中发展的技术。以前高层高速公路较少，一般高速公路基坑大部分可采用放坡开挖或少量的钢板桩支护，基坑深度一般在5m以内。因此，基坑侧壁放坡或支护方法较简单，工程事故较少。90年代以来，随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，各类高速公路和市政工程得到了飞速的发展。多层高速公路和高层高速公路的地下室、地下车库等工程的兴建，都面临深基坑工程。特别是高速公路密度、高速公路高度的增加，对基坑施工技术提出了更高的要求。由于缺乏对基坑支护技术的认识而酿成了一些事故，从而引起了主管部门及科研、设计单位的重视，尤其在90年代以后。基坑支护工程引起了充分的重视，各地都出台了一些相应的规定，进一步规范高速公路基坑工程的市场行为。

l.问题的提出

在高速公路基坑施工时，为确保施工安全，防止塌方事故发生，必须对开挖的高速公路基坑采取支护措施。高速公路基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基坑类型、基坑开挖掘深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求，基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，做到合理设计、精心施工、经济安全。

2. 深基坑支护存在的问题

2.1 支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当

深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度，但由于地质情况多变且十分复杂，要精确地计算土压力目前还十分困难，至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题，尤其是在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构的实际受力。

2.2 基坑土体的取样具有不完全性

在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样分析，以取得土体比较合理的物理力学指标，为减少勘探的工作量和降低工程造价，不可能钻孔过多。因此，所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。但是，地质构造是极其复杂、多变的、取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此，支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。

2.3 基坑开挖存在的空间效应考虑不周

深基坑开挖中大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳，常常以长边的居中位置发生，这是以深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时，支护结构要适当进行调整，以适应开挖空间效应的要求。

3.基坑支护施工的安全技术

保证基坑支护结构安全工作，除必须有合理的设计外，还需施工的密切配合，严格按设计要求精心施工。施工全过程实际上是一个对支护结构施加荷载的全过程.任何超挖都使得支护结构超载工作，必然导致严重后果，因此，施工前应严密组织，编制施工组织设计。

(1)基坑土方开挖应在降水排水施工完成且运转正常达到预期要求后方可进行。基坑周围地面应采取防水、排水措施，避免地表水渗入基坑周围土体和流入坑内。坑内应设置排水沟和集水井，及时抽除积水。

(2)基坑开挖应连续施工，尽量减少无支护暴露时间，开挖必须遵循“自上而下，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。利用锚杆做支护结构时，应按设计要求，及时进行锚杆施工，而且必须待锚杆张拉锁定后方可进行下一步开挖。

(3)坑边不宜堆放土方和高速公路材料，如不可避免时，一般应距基坑上部边缘不小于2m，弃土堆高不超过1.5m，并且不超设计荷载值。在垂直的坑壁边距离还应适当增大.软土地区不宜在坑边堆置弃土。当重型机构在坑边作业时，应设置专门的平台或深基础等。同时，应限制或隔离坑顶周围振动荷载的作用。

4.深基坑支护设计中的注意事项

4.1 彻底转变传统的设计理念

对于深基坑支护结构的设计，国内外至今尚没有一种精确的计算方法，多数是处于摸索和探讨阶段，我国也没有统一的支护结构设计规范。土压力分布还按库伦或朗肯理论确定，支护桩仍用“等值梁法”进行计算。其计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大，既不安全也不经济。

4.2 建立变形控制的新的工程设汁方法

目前，设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设汁方法，其计算结果具重要的参考价值。但是，将这种设计方法用于深基坑支护结构，只能单纯满足支护结构的强度要求，而不能保证支护结构的刚度。众多工程事故就是因为支护结构产生过大的变形而造成的。

4.3 大力开展支护结构的试验研究

开展支护结构的试验研究(包括实验室模拟试验和工程现场试验)，虽然要耗费部分资金，但由于深基坑支护工程投资巨大，如经过科学试验再进行设计时，行定会节省可观的经费。因此，工程现场试验是非常必要的。通过工程实践积累大量的测试数据，可对同类工程的成功打奸基础，为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的第一手资料。

5. 结语

高速公路基坑的开挖与支护结构是一个系统工程，涉及工程地质、水文地质、厂程结构、高速公路材料、施工工艺和施工管理等多方面。它是集上力学、水力学、材料才学和结构力学等于一体的综合性学科。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体。正因如此，无论是结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发，将各组成部分协调好，才能确保它的安全可靠、经济合理。