【土木吧】如何避免基坑设计失败？

中南大学 牛建东

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！