排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題與對策

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摘要：針對常用排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，該文從不同角度對設(shè)計(jì)方法和施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。研究主要包括工程勘察的取樣、支護(hù)方案中參數(shù)的確定、基坑位移的有效控制等方面。從設(shè)計(jì)角度提出了有效可行的解決方法和策略，并給出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。同時(shí)，從施工管理角度給出了施工時(shí)應(yīng)遵從的施工流程及需要注意的施工關(guān)鍵要點(diǎn)，為管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工提供了參考。

關(guān)鍵詞：排水管道；基坑支護(hù)；位移控制

為了保證常用排水管道正常、平穩(wěn)地運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中要加強(qiáng)對管道基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的重視，保證人民用水的穩(wěn)定性和持續(xù)性，推動我國社會經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展。常用排水管道的基坑支護(hù)往往影響到整個(gè)基坑的施工質(zhì)量。國內(nèi)外一些學(xué)者運(yùn)用平面解析法或者有限元方法模擬了基坑支護(hù)的過程[1-2]，并提出了支護(hù)結(jié)構(gòu)中存在的問題。常見的問題主要集中在基坑排水、地基變形沉降、周圍建筑物穩(wěn)定性等方面[3]。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合工程實(shí)際情況，給出具有針對性的解決措施，科學(xué)合理地進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，有效解決了相關(guān)問題，保證排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

1常用排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

1.1取樣問題

市政工程在設(shè)計(jì)前，必須按要求進(jìn)行巖土工程勘察，反映出地質(zhì)信息，查明不良條件，為設(shè)計(jì)與施工提供必要條件。在常用排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)對現(xiàn)場施工條件的勘察和了解，并且要做好完善的取樣工作，保證設(shè)計(jì)方案與實(shí)際相符。在設(shè)計(jì)之前，工作人員要進(jìn)行鉆探取樣，根據(jù)樣本的物理特征和物理標(biāo)準(zhǔn)來開展后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，在取樣工作完成后，需要對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)性的確定。在進(jìn)行工程取樣的過程中，相關(guān)工作人員要提高勘察的準(zhǔn)確度。然而，在實(shí)際的管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，相關(guān)工作人員并未做好完善的取樣工作，樣本檢測的結(jié)果不具有一定的代表性，無法為后續(xù)的設(shè)計(jì)、施工提供重要的資料支撐。如果可以以這樣的取樣結(jié)果直接進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，還會埋下極大的安全隱患，嚴(yán)重減少了結(jié)構(gòu)的安全性。

1.2參數(shù)問題

管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水平荷載主要考慮地面荷載和基坑外側(cè)水土的作用力。以懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)為例，其水土壓力作用如圖1所示；地面荷載作用如圖2所示。

1.2.1主動土壓力1.2.2地面荷載作用下的土中附加應(yīng)力式中：q0為均布附加荷載值（kPa）。圖中：h為基坑深度（m）；hwa為基坑外地下水位至主動土壓力強(qiáng)度計(jì)算點(diǎn)的距離（m）；hwp為基坑內(nèi)地下水位至被動土壓力強(qiáng)度計(jì)算點(diǎn)的距離（m）；pak為主動土壓力強(qiáng)度值（kPa）；ppk為被動土壓力強(qiáng)度值（kPa）；Za為基坑外地面至附加應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)的距離（m）；la為支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度（m）；q0為均布附加荷載值（kPa）。其中，土體重度、黏聚力、內(nèi)摩擦角、地下水位、地面荷載情況及支護(hù)要求等都是影響支護(hù)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。因此，設(shè)計(jì)人員需要對各個(gè)參數(shù)進(jìn)行良好的把控和分析，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。然而，在實(shí)際情況下，部分參數(shù)會存在數(shù)據(jù)缺失或失真的可能性，這必然會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與實(shí)際情況具有一定的偏差，嚴(yán)重影響后續(xù)工程的有序進(jìn)行。為次，設(shè)計(jì)人員要對以往的案例進(jìn)行對比分析，對類似的工程進(jìn)行全面的研究，這樣才能更好地進(jìn)行參數(shù)的研究和分析，使基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作更加準(zhǔn)確可靠。

1.3位移問題

常用排水管道工程主要在城鎮(zhèn)區(qū)域，周邊環(huán)境條件復(fù)雜，包括既有建筑物、地下管線、隧道、道路以及橋梁等。因此，基坑支護(hù)不僅要保證基坑質(zhì)量和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，還要嚴(yán)格控制周圍土體的變形以及基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移，確保鄰近建（構(gòu)）筑物和基坑自身的安全與正常使用。根據(jù)基坑安全等級的不同，基坑位移應(yīng)有有效控制。根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和工程經(jīng)驗(yàn)，無具體要求時(shí)，一級基坑水平位移不宜大于0.002h，二級基坑最大水平位移不宜大于0.004h，三級基坑最大水平位移不宜大于0.006h。在進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要綜合性的考慮位移和基坑內(nèi)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的問題。設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)對現(xiàn)場的勘察及了解，構(gòu)建三維計(jì)算模型，制定相應(yīng)的應(yīng)對措施。實(shí)際上，由于影響位移的因素較多，設(shè)計(jì)人員會面臨非常大的工作量，如果對一些細(xì)節(jié)性的問題沒有進(jìn)行有效的把控，那么在后續(xù)施工中仍會出現(xiàn)位移問題。

2解決常用排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的策略

2.1提升設(shè)計(jì)管理水平

在進(jìn)行常用排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)工作人員的設(shè)計(jì)水平和工作素質(zhì)是影響設(shè)計(jì)方案科學(xué)性和合理性的重要影響因素。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，要加強(qiáng)設(shè)計(jì)優(yōu)化和管理，對基坑支護(hù)方案進(jìn)行全方位的審查，結(jié)合實(shí)際情況對設(shè)計(jì)方案的要點(diǎn)及可能存在的問題進(jìn)行多方面的分析和檢測，考慮現(xiàn)場施工條件，形成完善的設(shè)計(jì)體系，從而在整體上提高基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的效果與質(zhì)量。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要根據(jù)實(shí)際的建造情況和設(shè)計(jì)要求，對原有的支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，從而使支護(hù)設(shè)計(jì)和實(shí)際情況相符，提高后續(xù)施工的安全性。近些年來，隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)被廣泛運(yùn)用于排水管道的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，有利于管網(wǎng)保護(hù)，為后續(xù)設(shè)計(jì)、施工提供便利。

2.2加強(qiáng)設(shè)計(jì)和施工過程的監(jiān)管

在以往設(shè)計(jì)的過程中，由于某些細(xì)節(jié)性的問題常被忽略，這就容易造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的疏漏，嚴(yán)重的會影響后續(xù)施工和工程安全。因此，需要加強(qiáng)對設(shè)計(jì)過程的監(jiān)管，明確設(shè)計(jì)職責(zé)，保證工程質(zhì)量。對于較為常見的邊坡變形和地向管道變形，工作人員要定期對現(xiàn)場進(jìn)行勘察，了解周邊環(huán)境影響。如果遇突發(fā)問題，或是發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場與設(shè)計(jì)不符時(shí)，設(shè)計(jì)人員需及時(shí)調(diào)整及優(yōu)化方案。結(jié)合實(shí)際情況，對容易產(chǎn)生變形的因素進(jìn)行多方位的了解，確定好各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，運(yùn)用計(jì)算模擬，從而使設(shè)計(jì)方案更加準(zhǔn)確適用、安全可靠。結(jié)合已竣工的項(xiàng)目，對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對比分析，為后續(xù)工程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3提高質(zhì)量與安全的控制

常用排水管道基坑支護(hù)工程需更加注重位移控制。支護(hù)結(jié)構(gòu)位移反映自身結(jié)構(gòu)工作狀況，是監(jiān)控基坑、周邊管線和建構(gòu)筑物安全的重要數(shù)據(jù)。在基坑支護(hù)工程施工過程中，盡量采用先進(jìn)的施工工藝與設(shè)備，充分發(fā)揮監(jiān)測功能，完善突發(fā)的應(yīng)急預(yù)案，提高工程質(zhì)量與安全控制。建議設(shè)立監(jiān)測報(bào)警機(jī)制，確定水平位移報(bào)警值，一級基坑為30mm，二級、三級基坑為60mm，且報(bào)警值不應(yīng)大于位移控制限值?；又ёo(hù)工程的質(zhì)量很大程度上影響著整個(gè)排水管道的施工質(zhì)量及后期使用。因此，在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工時(shí)，必須嚴(yán)格控制基坑開挖和支護(hù)技術(shù)，確?；淤|(zhì)量與安全，維護(hù)排水管道的正常運(yùn)行。

3結(jié)語

在常用排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于諸多因素的影響，存在較多的問題，這嚴(yán)重影響了設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性。因此，為了提高支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性，設(shè)計(jì)人員要樹立現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念，加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的勘察和了解，并且應(yīng)對設(shè)計(jì)方案不斷進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，從而使基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工能夠有序的進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]秦紀(jì)偉.沿海軟土地區(qū)排水管道工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工[J].建筑技術(shù)，2017（11）：1204-1207.

[2]劉悅強(qiáng).軟土地區(qū)排水管道深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)[D].廣州：華南理工大學(xué)，2014.

[3]胡小俊.常用排水管道基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（6）：951-953.

作者：陳辰 單位：南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司