論基坑支護(hù)方案優(yōu)化研究及其應(yīng)用

蔡福安

摘 要：隨著城市中高層建筑的數(shù)量越來(lái)越多，規(guī)模也越來(lái)越大，其逐漸的呈現(xiàn)出了向高空和地下發(fā)展的趨勢(shì)，因此應(yīng)充分的認(rèn)識(shí)到深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作的重要性，選擇合理的支護(hù)型式，采用先進(jìn)的施工工藝，并且應(yīng)正確的處理經(jīng)濟(jì)、可行和安全這三者之間的關(guān)系。文章便對(duì)深基坑支護(hù)工程的發(fā)展概述以及深基坑支護(hù)方案優(yōu)選方法研究概述兩個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，從而詳細(xì)的論述了深基坑支護(hù)方案的發(fā)展及應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)方案；發(fā)展概述；優(yōu)選方法研究

1 深基坑支護(hù)工程的發(fā)展概述

1.1 深基坑支護(hù)方法的發(fā)展現(xiàn)狀

最早的深基坑支護(hù)方法是在100多年前出現(xiàn)，那時(shí)候主要采用的都是人工挖孔樁這一方法，隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，又相繼出現(xiàn)了鋼板樁、地下連續(xù)墻、預(yù)制鋼筋混凝土樁、機(jī)械鉆孔樁以及深層攪拌樁等各種支撐結(jié)構(gòu)。而到了上個(gè)世紀(jì)的七十年代后，一些先進(jìn)的國(guó)家在原有的技術(shù)中又引入了錨固技術(shù)，出現(xiàn)了眾多的聯(lián)合圍護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，如撐錨、板錨、管錨、樁錨以及墻錨等，并且這些結(jié)構(gòu)形式也都得到了極為廣泛的應(yīng)用。這些聯(lián)合圍護(hù)的結(jié)構(gòu)方法是對(duì)傳統(tǒng)板、撐、樁、管以及墻等方法的進(jìn)一步改進(jìn)和完善，而為了更好的解決它們之間土的封閉性，從而有效預(yù)防流失、滲透、剝落以及風(fēng)化等問(wèn)題的出現(xiàn)，又在此基礎(chǔ)上添加了噴網(wǎng)。進(jìn)入到八十年代后，新出現(xiàn)的土釘墻支護(hù)法也得到了廣泛的應(yīng)用，并得到了眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。進(jìn)入到九十年代后，我們對(duì)土中噴錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計(jì)方法和巖土深基坑噴錨網(wǎng)支護(hù)法進(jìn)行了完善，并且在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)這些方法進(jìn)行了推廣和應(yīng)用。

1.2 深基坑支護(hù)方法的發(fā)展趨勢(shì)

（1）隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的全面發(fā)展，深基坑支護(hù)工程大量的應(yīng)用到了房地產(chǎn)的開(kāi)發(fā)工作中，但同時(shí)也暴露出了一定的缺陷和問(wèn)題，僅僅采用傳統(tǒng)的單一的支護(hù)方法顯然無(wú)法適應(yīng)這種需求的，因此，必須對(duì)現(xiàn)有的方法進(jìn)行進(jìn)一步的改建和完善，而多種支護(hù)方法并存的局面也還將持續(xù)一段時(shí)間；（2）土釘墻支護(hù)法和噴錨網(wǎng)支護(hù)法這兩種方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如不會(huì)污染環(huán)境、施工方便、適應(yīng)性強(qiáng)以及成本較低等，而對(duì)其的研究工作也逐步成熟，因此，這兩種方法將有著廣闊的發(fā)展前景，應(yīng)在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行大力的推廣和應(yīng)用；（3）隨著我國(guó)建筑工程技術(shù)水平的不斷提升，更多先進(jìn)的工藝、技術(shù)和方法已經(jīng)應(yīng)用到了工程實(shí)踐中，那么也會(huì)出現(xiàn)更多的先進(jìn)的支護(hù)方法，對(duì)于實(shí)際的工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，我們將有更多的機(jī)會(huì)去對(duì)比和選擇各類基坑支護(hù)方案，同時(shí)又難以取舍傳統(tǒng)的基坑支護(hù)方法，那么就必將促進(jìn)基坑支護(hù)方案優(yōu)選方法的快速發(fā)展，從而得到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)方案。

2 深基坑支護(hù)方案優(yōu)選方法研究概述

2.1 深基坑支護(hù)方案優(yōu)選方法的發(fā)展現(xiàn)狀

長(zhǎng)久以來(lái)，在優(yōu)選深基坑支護(hù)方案的工作中，我們主要有兩種方案可以選擇，第一種就是定性的選擇方法，即依靠行業(yè)所得到實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及專家學(xué)者的意見(jiàn)來(lái)選擇實(shí)際的支護(hù)方案。舉例來(lái)說(shuō)，侯學(xué)淵和劉建杭兩位教授共同編制的《基坑工程手冊(cè)》的一書(shū)中，對(duì)于不同的地區(qū)以及開(kāi)挖深度，其是提供了一個(gè)深基坑支護(hù)方案的選擇列表的；而在龔曉南教授所主編的《深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)》一書(shū)中，其在介紹選擇基坑支護(hù)方案的方法時(shí)，明確的規(guī)定了其應(yīng)該遵循“因地制宜、方便施工、經(jīng)濟(jì)、安全”的選擇原則；而在應(yīng)惠清和趙志晉兩位教授所編著的《簡(jiǎn)明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)》這一文件中，其指出了在選擇深基坑工程的支護(hù)方案時(shí)，應(yīng)充分的考慮到支護(hù)形式以及基坑現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件等因素的影響。另外，也有很多專家學(xué)者是認(rèn)為在選擇基坑工程的支護(hù)方案時(shí)應(yīng)根據(jù)某個(gè)特定的方案來(lái)選擇順序，比如說(shuō)，在秦四清教授所編著的《深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)》這一書(shū)中是這樣說(shuō)明的，在選擇深基坑工程的支護(hù)方案時(shí)應(yīng)按照以下的順序進(jìn)行：無(wú)支護(hù)開(kāi)挖，土釘+放坡，土釘墻，樁支護(hù)+放坡，土釘墻+樁支護(hù)，懸臂樁，攪拌樁，錨樁+放坡，錨樁+土釘墻，錨樁墻，地下連續(xù)墻。在選擇具體的深基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須充分的考慮到周邊環(huán)境、水文地質(zhì)條件、開(kāi)挖深度、施工季節(jié)以及施工機(jī)械設(shè)備等因素的實(shí)際情況，以規(guī)程推薦的支護(hù)結(jié)構(gòu)選型表為基礎(chǔ)來(lái)確定相應(yīng)的支護(hù)方案。

第二種方法則是將定量計(jì)算和定性分析這兩種方法緊密的結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用多目標(biāo)決策的方法對(duì)深基坑支護(hù)方案進(jìn)行優(yōu)選則是其中最具代表性的內(nèi)容。在上個(gè)世紀(jì)的六十年代時(shí)，首先是由美國(guó)加州大學(xué)的教授先提出了模糊集這一概念，過(guò)了幾年之后，美國(guó)數(shù)學(xué)家A.L.Satty又以此為基礎(chǔ)提出了層次分析法，之后這兩種方法在美國(guó)的企業(yè)分類、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)、項(xiàng)目評(píng)審、科學(xué)評(píng)判、工程項(xiàng)目決策優(yōu)選以及競(jìng)賽打分等眾多的領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。而同樣的我們?cè)谶x擇深基坑的支護(hù)方案時(shí)，我們也要考慮到工期進(jìn)度、成本以及安全等因素的影響，這些因素之間既是相互影響又是相互制約的，而這就是一個(gè)多目標(biāo)的決策問(wèn)題，因此，逐步的模糊綜合評(píng)判法和層次分析法等方法在基坑工程支護(hù)方案的優(yōu)選工作中也開(kāi)始得到了應(yīng)用。首先是在二十世紀(jì)末時(shí)，王東教授以計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)，有效的借助了模糊綜合評(píng)判法的原理，以計(jì)算出的綜合價(jià)值最大系數(shù)為依據(jù)合理的選擇了基坑支護(hù)的方案，同年呂培印教授以模糊數(shù)學(xué)和系統(tǒng)工程等理論為基礎(chǔ)，同時(shí)借助于深基坑工程的相關(guān)體系知識(shí)，建立了深基坑支護(hù)體系分層遞階結(jié)構(gòu)圖，以定量和定性的指標(biāo)為依據(jù)綜合的評(píng)價(jià)了支護(hù)體系；由于在選擇基坑支護(hù)方案時(shí)存在著缺乏科學(xué)依據(jù)的問(wèn)題，段紹偉又對(duì)深基坑工程的各類參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并且科學(xué)的應(yīng)用了非結(jié)構(gòu)性決策模糊集分析法，深入的探討了基坑結(jié)構(gòu)選型工作中工程成本、工期以及可靠性等因素的作用和影響；之后廖英等利用模糊綜合評(píng)判法和層次分析法對(duì)深基坑工程支護(hù)方案的優(yōu)選工作進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。

2.2 問(wèn)題的提出

采用定性方法來(lái)選擇基坑支護(hù)方案時(shí)，其通常都是會(huì)帶有人的主觀意見(jiàn)的，一些設(shè)計(jì)人員為了充分保證結(jié)構(gòu)的安全性，那么就會(huì)產(chǎn)生大量的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)；也有的設(shè)計(jì)人員為了充分的降低工程成本，卻導(dǎo)致了很多安全事故的發(fā)生。專家學(xué)者們由于長(zhǎng)期從事這方面的研究工作，其給出的建議也有一定的偏見(jiàn)性，一些專家喜歡采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，一些專家則強(qiáng)調(diào)盡可能選擇樁墻支護(hù)，而由于人的主觀因素的干擾，最后所確定的支護(hù)方案也未必是最優(yōu)的。

而將定量計(jì)算和定性分析相結(jié)合的研究方法已經(jīng)成為了一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，模糊優(yōu)選基坑支護(hù)方案所表現(xiàn)出的基本方法是相同的，但其模型級(jí)數(shù)、權(quán)重值處理、評(píng)價(jià)指標(biāo)以及評(píng)判矩陣等因素都是有一定差異的，而優(yōu)選深基坑支護(hù)方案的工作并不單單是優(yōu)選其支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)也是指優(yōu)選其支撐方案、環(huán)保方案、開(kāi)挖方案、監(jiān)測(cè)方案以及降水方案等內(nèi)容。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的論述，我們對(duì)深基坑工程支護(hù)方案優(yōu)選工作進(jìn)行了深入的研究和探討，主要得出以下結(jié)論：（1）采用多目標(biāo)決策方法時(shí)，人工處理較為復(fù)雜并且數(shù)據(jù)量大，因此，建議用自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工計(jì)算的方法；（2）采用模糊綜合評(píng)判法制作判斷矩陣時(shí)，由于各個(gè)評(píng)判因素是存在著重疊交叉的情況的，并且各個(gè)專家給出的權(quán)重值也是有一定區(qū)別的，因此，其操作性較差，日后應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展不會(huì)交叉重復(fù)并且足夠全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；（3）專家組的主觀因素對(duì)權(quán)重的評(píng)價(jià)結(jié)果有著很大的影響，因此，在選擇專家隊(duì)伍時(shí)應(yīng)充分的考慮到專家的知識(shí)結(jié)構(gòu)和代表性，同時(shí)建議采用不同的折減系數(shù)修正評(píng)語(yǔ)值，從而得到最為科學(xué)合理的評(píng)價(jià)結(jié)果。

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