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怎么样才能避免基坑设计失败?

328 2020-11-10 10:53:34

今天到一个甲方做设计沟通,甲方从顾问到总工办的各个老总轮番轰炸,事无巨细,不断在安全和经济中寻求平衡之道。董事长会议期间不断强调设计的重要性,说找对了设计方;还再三说明他们对施工方的要求非常严格,材料、工艺和施工参数都派专人负责,让我们放心;会议结束时,不断的说你们辛苦啦,还亲自安排饭菜!让我们不努力为甲方节约一分钱都过意不去。


举这个例子,不是想向甲方朋友讨饭吃,而是想说,其实一个好的设计是多方共同作用的结果,而非设计方单方可以做到的!


基坑工程出事的概率比较高,其原因有很多,一方面确实有它的复杂性,地下水、场地、地层、周边环境、工艺;另一方面因为是临时工程,很多甲方和施工心存侥幸,想赌一把;有时越是简单的基坑,越出问题,其根本原因就是轻视和忽视。


基坑事故发生后,有时设计方难逃其责,从近期几起重大事故的处理意见已经可以看出,监管层的能力、水平和要求也是与时俱进的。


对“基坑设计失败”的定义,也很复杂,一般来说,设计遵循安全和经济的两大原则,安全是前提,但经济性也很重要,代表水平,过度浪费的设计,也可以定义为失败。比如近期遇到一个设计,最高18m的强风化和中风化的泥质粉砂岩的永久性边坡,采用桩径φ1.2m@2.0m的设计,最长的桩28.7m,在桩基施工中,会非常麻烦和浪费,


能否在安全的前提下,合理选择支护方案,有效的降低工程造价,既是设计者的担当,也是设计者所需的精进。


所以如何避免基坑设计失败,首先态度永远是第一位的。


设计无最优解,设计方能够用心、尽力,各方能够接受的设计其实就是好设计;有时适当的安全储备是需要的,毕竟现实的工况,我们无法在施工前全部预判。《论语·子路篇》有句话:“其身正,不令而行;其身不正,虽令不从。”所以各方的初心很重要,是否公道,日久乃见。


态度包含了两个方面,一是实事求是的态度,客观的分析地质条件和场地的实际情况;


近期接触的一个设计,紧邻某学校实验室,我们在研读设计文件时,发现有很多问题:(1)坡顶地形复杂,在靠南侧,因为边坡开挖,不具备桩基施工条件,桩型选择要慎重!(2)设计前对坡顶建筑物的基础形式未查明,二号楼南侧是浅基础;房屋结构是排架结构,抗变形能力很低;(3)实验室内设备荷载很大,设计未充分考虑;(4)实验室房屋在勘察报告中标注为单层,但部分厂房实际高度在16m以上,因此要重视现场踏勘,周边邻近房屋不仅仅是以层数来划分,对房屋的用途、结构形式要去了解,正确估计大致荷载;(5)场地内地形起伏较大,现有勘探资料不能反映出边坡坡顶区域的地层;(6)场地内地层下伏8-9m的砂层,原设计没有考虑止水帷幕或措施。实际施工中该层位在桩基施工中问题很大,对紧邻房屋的变形有影响,基坑开挖应避免桩间土垮塌,防止桩后土体位移。


二是善于学习的态度,多问几个为什么?多向别人请教!


做岩土工程的人,善于学习是存世的第一要务;原因是岩土工程属于多学科、多行业交叉最密集的学科和领域,而且工程地质条件又极具地区性,南橘北枳,水土异也。所以采用工程类比法,搞清工程地质条件是先决条件,否则极易误人误己。


善于学习还要客观的明白概念、经验和常识的关系;顾宝和大师所言:“概念不清的人,经验是表面的,片面的,非理性的,只见现象,不见本质,凭直观的局部经验处理问题,容易犯原则性的错误;”此语是黄钟大吕,振聋发聩,一定要谨记。


做岩土工程设计要重视概念设计,也就是要重视方案的优选,技术方案是成本控制的决定性因素;不合理方案造成的损失,要远超其它因素。


和湘潭胡铁刚老总交流过多次,比如管桩基础在很多地方不适用,但是有很多因素导致管桩基础仍然应用比较普遍,打不进去怎么办?就用螺旋桩机引孔。这都会带来一些问题。


岩土工程的常识,也非常重要,我之前也提过,常识是一个人的素养和底蕴,尊重常识,不会否定创新;我们有时喜欢明知不可为而为之,这是鲁莽而非勇敢;我觉得在岩土工程领域不应提倡,因为岩土不确定性的东西太多了,设计还是要尽可能做到可控。


善于学习还要加强专业和理论方面的学习,“博学、审问、慎思、明辨、笃行”是古人治学的五个要点,做岩土的人一定也要铭记于心,更要贯彻落实。基坑工程既需要非常广博的知识面,又是个非常强调细节的工程,在设计阶段,一定要充分考虑可能会发生的问题,这样才能做到全面和周到!我个人的经验是理论计算是底线,不要轻易突破。


其次,避免设计失败,要把握好设计与施工的关系。


设计与施工互为表里,在目前行业现状,岩土工程的设计与施工是一对难兄难弟,一定要相互理解、抱团取暖。


好的设计,要注重方便施工、减少工序(加快进度)、造价合理、质量便于控制;一般系统越复杂,质量越难控制;系统内的构件越多,系统整体的可靠性就越低。所以岩土工程设计一定要对对象进行全面分析,找出项目的关键点,有针对性的设计,根据土体状态、使用要求,合理选择方案;能做到刚柔相济最好,合理的利用土体的变形量,关键是如何控制。我们设计原则是按变形控制为原则,而不是零变形的原则。不过土体发挥至主动土压力的变形量非常小,这也要注意。


目前施工方的水平参差不齐,对于图纸的理解水平也有高有低,所以做设计的人,一定要注重设计图纸的完善,设计交底和设计服务。


比如基坑支护设计要重视立面图;特别对于地形复杂(基坑地形起伏,存在高差);地层起伏较大,地下水位埋藏条件复杂(含水层埋深有起伏)等情况,一定要有立面图,否则施工单位理解偏差,很多设计难易到位。


对于场地存在软弱地层的区域,桩锚支护方案中,一定要充分考虑桩基的嵌固深度,最基本的底线是,桩底要进入稳定的持力层;桩前建议采用被动区加固的措施。


岩溶地区桩基设计,一定要注意桩径的选择,很多设计人员只凭荷载设计桩径,我最近接触的一个工地,基础桩从φ1.0m、φ1.2m、φ1.4m、φ1.8m、φ2.1m、φ2.3m,最痛苦的是旋挖施工队伍,部分单桩桩长接近50m,上面要护筒,下面要入岩,每一个桩型都要一套护筒和钻头,设备投入成本太大,其实工效和成本并没减少。


同样是锚索排数的设置,增多支点看似减少了桩的受力,减少配筋,但是锚索施工时间大幅增加,施工成本同样大幅增加。


最后,避免设计失败,要注重多学科的融合;


因为我有幸在高校,所以可以接触到多个行业,不同行业因为工程侧重点不一样,所以各自的强项也不一样,做设计要多能放开心胸,吸取众家之长。


比如,锚索的施工是水利行业的强项,堵水是煤炭行业的强项,管棚是隧道专业的强项,混凝土是结构专业的强项,大体积混凝土是核电领域的强项,桩基深度融合了设备制造业,动力分析是铁路行业的强项,填筑压实是公路、铁路行业的强项,软基是沿海各大咖的强项,地灾是四川各大咖的强项,岩溶是南方普遍的忧愁,等等吧。


岩土之精彩,盖因世间之纷繁;学习之、实践之、烦恼之、痛苦之、所得之,也是所有岩土人的不同状态。还用祥军老兄昨日的话收尾:“世间之事,没有容易的。”所有人都是痛并快乐着,只是希望大家可以痛能愈少,快乐渐多!


稿源:土木吧

作者:牛建东

本文仅供学术经验分享之用

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