摘要：随着地下工程的发展、深基坑工程日益增多，深基坑工程的安全直接关系到人们的生命财产和切身利益，而作好深基坑支护结构的设计是保证基坑安全的首要的基本前提，本文从深基坑的特点出发，着重阐述作好深基坑设计应具备广泛而扎实的理论基础的同时要有大量工程实践，技术先进、经济合理的设计是理论与实践的最佳结合。
关键词：深基坑工程条件 环境条件 支护体系
一、深基坑工程的定义
关于深基坑工程，各个规范有着不同的界定，为了便于管理， 建设部建质【2009】87号文件，关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》规定：一般深基坑是指开挖深度超过5m（含5m）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5m，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。
二、深基坑工程的特点
深基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。它要求岩土工程和结构工程技术人员密切配合。基坑支护体系基本上是临时结构，在地下工程施工完成后就不再需要。
总结起来，深基坑工程具有以下特点：
（1）深基坑支护体系一般是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。深基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢险。
（2）深基坑工程具有很强的区域性。如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中其差异性很大。同一城市不同区域也有差异。深基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。
（3）深基坑工程具有很强的个性。深基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。有时保护相邻建（构）筑物和市政设施的安全是深基坑工程设计与施工的关键。这就决定了深基坑工程具有很强的个性。
（4）深基坑工程综合性强。它不仅需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。
（5）深基坑工程具有较强的时空效应。深基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。在深基坑支护体系设计中要注意基坑工程的空间效应。
（6）深基坑工程是系统工程。深基坑工程主要包括支护体系设计和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对支护体系是否成功具有重要作用。不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏。同时在施工过程中，应加强监测，力求实行信息化施工。
（7）深基坑工程具有环境效应。深基坑开挖势必引起周围地基地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对周围建（构）筑物和地下管线产生影响，严重的将危及其正常使用或安全。大量土方外运也将对交通和弃土点环境产生影响。
简言之，深基坑工程具有风险性大和区域性、个性、综合性、时空效应、环境效应强的系统工程。
三、深基坑工程设计
3.1深基坑工程设计的必要条件
3.1.1设计的必要条件
掌握有关设计的基本理论及相关的技术规范、规程是设计者必不可缺的条件。通过设计基本理论和技术规范、规程的学习，可以了解深基坑支护结构的类型和影响因素，熟悉各支护结构的类型适用的条件和监测的要求，掌握结构计算的方法。
3.1.2做好设计的必要条件
做好设计除了具有设计的必要条件之外，要跟踪施工和施工使用期间的监测。深基坑工程的设计通常与实际工程的施工是紧密联系的，尤其是深基坑支护这类临时性结构，其受力的不确定因素较多，采用动态设计与信息化施工技术往往可以弥补设计中的不足，在实际施工过程中，随着现场实际地层情况的揭露，在地层条件较复杂之处，有针对性的调整某一部分设计参数是不可避免的；施工中面临环境因素、人为因素、机械设备和材料因素等不确定因素直接影响到支护结构体系的受力状态和安全储备状况；通过施工和使用期间的监测，了解支护结构体系的受力状态，最终结合设计、施工和监测，分析支护结构体系的工作情况，积累经验，反馈信息，在下一个相近状况的基坑设计中给与借鉴，以调整安全储备，做到技术先进、经济合理，实现即安全又经济。
3.2深基坑工程设计的基本程序
3.2.1深基坑工程设计依据的确定
在深基坑工程设计的前期工作中，应对基坑内的主体工程设计，工程所处岩土工程条件、周围环境、施工条件、设计规范等进行调研和收集汇总，以全面掌握设计依据。设计依据是设计的前提，有了依据才有方向，所以在深基坑设计中首先确定设计的依据。
设计依据的确定需要从以下几个方面来考虑：
1.岩土工程条件
调查基坑所处场地的岩土工程条件作为确定支护方法、开挖方法、降水方法及地基加固方法等设计的基本依据。影响支护设计所需要的主要内容及要求如下：
（1）调查基坑所处的地层构成情况、土层分类、土的参数、地质剖面图以及必要数量的勘探点的地质柱状图。查明基坑周围的土层分布和各土层的物理性质；查明土层是否具有膨胀性、湿陷性、触变性以及地震液化性、冻胀性和湿化性等不良性质；查明土层中软弱结构面层的分布及其性状、填充情况、粗糙度及组合关系；查明场地内是否有岩溶、土洞以及其他地下洞穴的存在和分布情况。
（2）在进行支护结构设计之前一定要查清楚基坑的地下水条件，具体的应包含以下内容：地下各层含水层（包括上层滞水）的地下水的高度及升降变化规律；地下各层土层中水的补给和动态变化及其与附近大小水体的联通情况，土层中水的竖向和水平向渗透系数；潜水、承压水的水质水压及地下贮水层的水流速度、流向；特别是可能导致基坑失稳和水土流失问题。总体来说，具体的影响到设计的方面包括地下含水层的层数，各层水的类型、水源、水压、水量、补给和动态变化及各土层的竖向和水平向的渗透性。
2.工程周围环境条件
基坑开挖卸载带来相邻基础的沉降和水平位移会对周围建筑物、构筑物、道路管线及地下设施带来影响。所以工程的周围环境会对支护产生很大的影响。
（1）基坑周围临近建筑的状况
周围建筑物的分布状况（地形现状图）；周围建筑物与基坑边线、建筑红线的平面距离；周围建筑物的性质、结构型式及各种建筑物对于不同沉降差的敏感度。
（2）周围管线与地下构筑物设施状况
场地内的邻近地区地下管道资料：包括管道使用功能、管道和基坑的相对位置、埋深、埋设年代、构造和结构型式等，主要是煤气、上下水管道、电缆、热力管道和通讯电缆。对于这些管道可以承受的变形，沉降，以及沉降差对他们的影响，这些管道的重要性都将在很大程度上影响支护结构的设计。
（3）周围道路状况
周围道路性质、类型、宽度；交通状况、交通规则；道路路面结构、道路基础及损坏的修复方法。
（4）邻近地区对地面沉降很敏感的建筑设施
烟囪、气柜、锅炉、电视塔、医疗设施、化工装置、精密仪表设备、桥梁、铁路及信号机桩等的基础。
（5）地下障碍
废旧管道的管径、长度、埋深、贮水量、管道结构状况；废旧的水井；废旧桥梁驳岸基础以及工业或建筑垃圾坑等。
3.施工条件
基坑现场的施工条件也将影响基坑支护结构的设计，主要有以下几个方面：
（1）根据施工现场所处的地段的交通、行政、商业及特殊情况，了解是否允许在整个施工工期间进行全封闭施工或阶段性封闭施工；
（2）了解所处地段是否对基坑围护结构及开挖支撑施工的噪音和振动有限制，这将决定是否可以采用锤击式打入桩基爆破方式进行围护桩的施工和支撑拆除；
（3）了解所处地段基坑开挖施工是否有场地可供钢筋笼制作、施工设备停放、施工车辆进出及布置车道和土方材料堆场；
（4）了解当地常规施工方法和是哦个那个单位的施工设备、施工技术、在安全可靠经济合理的前提下，因地制宜确定设计方案，使设计能与当地的施工方法、设备技术相适应。
4.有关的工程设计依据
基坑支护设计依据主要是指以下两方面：
（1）基坑支护的设计必须依据国家及地区现行的有关规定、技术规范、规程。注意各类规范的统一和协调；
（2）积极调研和吸取当地相似基坑工程的成功与失败的原因、经验和教训。在基坑设计中应以此为重要设计依据。
5.其他重要影响因素
除了以上提及的一些因素外，还有许多控制因素在基坑支护设计时必须考虑：
（1）主体工程地下室的建造层数，开挖深度，基坑面积及形状，施工方法、造价、工期与主体工程和上部工程造价、工期等主要经济技术指标。根据这些指标可以选用经济合理的基坑设计方案；
（2）基坑工程的支护是否作为主体工程的永久结构，这也会对基坑支护的设计产生很大的影响；
（3）研究基坑工程开挖方式的可靠性和合理性
（4）对于大型主体工程及其基坑工程施工的分期和前后期工程施工进度安排和相邻影响进行技术分析，通过分析对比提出适应于分期施工的总体方案。
3.2.2支护结构的选型
1.基本依据
①基坑侧壁安全等级（《建筑基坑支护技术规程》（jgj120-99和地基基础设计等级（《建筑地基基础设计规范》（gb50007-2002）；
②基坑的开挖深度和平面尺寸；
③边坡的设计坡度；
④坑壁土体的物理力学性能；
⑤地下水位状况；
⑥地面荷载的分布及大小，施工荷载及相邻建筑物的荷载；
⑦周围环境（临近建筑物、临近地区的地下管线和地下构筑物的状况、周围道路交通状况及相邻工地的施工情况等）和施工季节；
⑧设计的容许变形量；
⑨施工因素（施工单位的资质、技术水平和设备状况等）；
⑩业主对基坑支护的要求。
在选择支护结构类型时，要综合考虑技术、经济、安全和环境等要求，即要做到技术措施得当、经济合理、结构安全和对环境无害。
2.选型原则
依据《建筑基坑支护技术规程》（jgj120-99），进行支护结构选型。
3.2.3设计的基本内容
（1）支护体系的方案技术经济比较和选型；
（2）支护结构的强度、稳定和变形计算；
（3）基坑内外土体的稳定性验算；
（4）基坑降水或止水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计；
（5）基坑开挖与地下水变化引起的坑内外土体的变形及其对基础桩、临近建筑物和周边环境影响；
（6）基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程中的监测要求。
四、小结
做好深基坑的设计具有重要的现实意义，保证基坑安全的前提下降低工程造价，增强市场竞争力，为企业创造更多的利润，为社会创造更大的价值。本文从深基坑的定义、特点出发简要介绍了深基坑的设计及如何做好深基坑的设计，在具备基本理论和熟悉规范、规程的基础上，首先了解工程场地的工程地质、水文地质条件，场地环境条件（包括地上周围道路和建筑物、地下的管线和建筑物），依据深基坑的特点、设计规范、技术要求等明确设计依据，确定支护结构选型，选取设计计算计算参数并进行计算，结合已完工程经验，确定支护结构体系的相关技术参数。
工程经验在深基坑设计中起着举足轻重的作用，而工程经验的积累是需要经过漫长的、大量的工程实践反复检验与应用而取得的，所以做好深基坑的设计是理论与实践的最佳结合。随着社会的进步，岩土工程的不断发展，深基坑的设计将会面临更多的新的问题，要做好此项工作，需要从业者不断学习，不断实践，不断发展。
参考文献：
[1]沈保汉.桩基与深基坑支护技术进展[m].北京:知识产权出版社,2006.10.
[2]林宗元.简明岩土工程勘察设计手册[m]. 北京:中国建筑工业出版社,2004.
[3]岩土工程手册编委会.岩土工程手册[m].北京:中国建筑工业出
[4]刘建航,等.基坑工程手册[m].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[5]余志成,施文华.深基坑支护设计与施工[m].北京:中国建筑工业出版社,1997.