復雜環(huán)境下深基坑支護優(yōu)化設計研究

曾 純 品

(山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014)

復雜環(huán)境下深基坑支護優(yōu)化設計研究

曾 純 品

(山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014)

介紹了現階段基坑支護的發(fā)展現狀及特點，從圍護樁墻和支撐設計參數的比較、確定模型的維度、結果的計算等方面，探討了設計方案的選擇方法，并對支護結構方案的選擇以及設計進行了闡述，進而確保支護結構的合理性和科學性。

深基坑支護，優(yōu)化設計，支護方式

1 現階段基坑支護的發(fā)展現狀

現階段我們國家的城市建設得到了更加深刻的發(fā)展，城區(qū)的建筑物以及地下工程施工的規(guī)模也得到了顯著的提升。要想更好的解決由于人口的增加而造成出行困難的問題，進而就會使得每個城市開始建筑比較多的地鐵系統(tǒng)，并且就是大多數的商業(yè)樓都會和地鐵車站的門口緊挨著。當這樣的一個工程進行施工的時候，基坑圍護設計大多數都是選擇進行實施防護，最主要的防護手段有：增加圍墻嵌固深度、增加坑內地基的加固。這樣的一種施工將使得工程量變大，成本上升，不過這項設計的實現需要確保足夠的安全這樣才能進行優(yōu)化。

比較復雜的情況下深基坑的優(yōu)化設計措施直接關系到投資以及別的方面的安全，最先實施的就是選擇一個正確的優(yōu)化方案，接著就是計算對于支護結構本身的優(yōu)化設計。現階段深基坑設計的優(yōu)化措施主要體現在圍護墻的形式以及構件的細節(jié)方面，還有就是沒有對深基坑圍護體系方案進行詳細的優(yōu)化分析。這篇文章對于上面提到的問題進行了詳細的研究和分析，并且采取了有效的措施對深基坑支護工程進行了優(yōu)化設計。

所謂的深基坑支護工程指的就是要想確保地下結構施工的施工環(huán)境的安全，就需要合理的把控好深基坑進而確保施工能夠順利的進行。深基坑支護工程可以給地下施工作業(yè)提供一個可靠的施工環(huán)境，這樣可以確保工程的安全和穩(wěn)定。不過深基坑支護工程也是有一定的特點的：

1)深基坑支護工程有一定的風險，深基坑支護結構在其功能上可以看出這個結構只是一個臨時的結構，不過當進行施工的時候需要將臨時性結構和永久性結構進行對比，需要確保支護工程的安全，進而解除工程中所存在的風險；

2)針對不同的深基坑支護工程可以看出由于地域的不同所表現的特征也是不一樣的。當然不一樣的地區(qū)，地下的土層結構也是不一樣的，這就會嚴重影響到深基坑支護工程的施工質量。土壤的含水量以及受壓情況都會影響到深基坑的支護工作。所以當進行不同地區(qū)的深基坑工程的時候，需要明確當地的實際情況，進而進行設計工作和施工，這樣才可以確保深基坑施工的質量；

3)外界的環(huán)境會影響到深基坑支護工程的施工，尤其是對于那些地形復雜的區(qū)域，因此對于深基坑的要求也會越來越多；

4)需要具備一定的時間效應。土壤是有一定的蠕變性的，由于時間的流逝，土壤蠕變變形開始變大，所以當進行深基坑支護工程施工的時候需要考慮到土壤的蠕變性；

5)深基坑支護工程是比較系統(tǒng)的。深基坑支護工程的設計以及后期施工都屬于一個系統(tǒng)，深基坑支護工程的設計以及施工情況將會直接影響到之后的土工作業(yè)，所以需要確保工程的合理性以及科學性。

2 設計方案的選擇

1)圍護樁墻和支撐設計參數的比較。

要想確保設計和計算能夠滿足有關的要求，就需要根據有關的規(guī)定來進行滿足，尤其是需要確?；拥姆€(wěn)定性、確保圍護樁墻有著足夠的強度還有就是要把控好基坑的變形，當然最主要的就是要參考實際的施工要求和建筑物的特點需求進而確定所有的參數。

2)確定模型的維度、尺寸和有關參數。

由于邊界能夠直接影響到建筑物，所以需要確保模型的邊界和結構邊界外側相符。然后就是選擇正確的施工方式進行土體的施工，當進行分析初始應力以及進行模擬土體開挖過程的時候需要給土體賦予不一樣的彈性模量，模擬應用涉及到了圍護結構、各層架構以及市政管理。

3)對于結果的計算。

當進行基坑圍護樁墻的優(yōu)化研究的時候，最常使用的就是地基算法來計算圍護墻體的變形。當完成基坑施工的時候，可以確保預留出口處上方變形比其他兩側的變形小。當然最主要的就是水管底部距離出入口頂板距離是比較小的，并且出入口的沉降也是比較小的，所以雨水管也具有相同的結構形式，進而產生一定的承托作用。

基坑最大水平位移的位置就是在基坑地面以上接近坑底的位置。為了防止在進行深基坑施工的時候因為部分水管的沉降而造成一定的損傷，所以就需要在進行雨水管鋪設的時候，在已經留好的道路兩端各布置一個檢修井進而增加管線的適應能力。

4)其他重要問題。

a.監(jiān)測。因為基坑附近的環(huán)境是比較復雜的，所以當進行基坑施工的時候需要有專業(yè)的部門來對基坑以及周邊環(huán)境進行監(jiān)測，明確基坑開挖所需要的時間，之后就是把得到的數據上交給管理部門，這樣可以確保工程的順利進行。

b.開挖土方。這項工程需要開挖比較大的深度，場地有限，并且開挖難度較大，開挖的出土數量直接影響到工程的施工時間，這個工程在進行施工的時候，需要明確以下幾點：第一道支撐可以成為施工棧橋；坑內土方的分成需要依次進行，尤其是立柱旁邊的土方開挖需要對稱實施，這樣就可以避免出現滑坡的現象，再有就是不允許兩側的高差超標，否則就會造成立柱位移，這樣就會影響到土方施工的安全，當進行施工的時候不要碰撞立柱；當開挖土方的時候需要和支撐施工以及基礎施工緊密聯系。這樣就可以減少暴露時間，從而減少坑內底部土體的暴露時間。

3 支護結構的方案選擇以及設計

1)選擇正確的基坑支護方案，一個正確的基坑支護方案是會影響到之后工程的成本，并且也會影響到之后的施工情況，當然附近環(huán)境的安全性和教育情況都需要一個正確的基坑支護方案來進行保障。通俗的來說，基坑支護方案最需要考慮的就是明挖順作法以及蓋挖逆作法。明挖順作法需要確保施工工藝的熟練性，這個支護結構體系是單獨存在的，并且對于設計進度的進行的制約是比較小的。

蓋挖逆作法需要結合主體來開展主體施工的建設，這樣就可以減少對于臨時支撐設施的使用，并且也會減少基坑內部變形情況的發(fā)生，當然也不會影響到周圍的環(huán)境。跟整體的工程建設來比，這項施工難度是比較大的，施工時間要是較長的話，這個工程就會選擇明挖順作法施工工藝。當選擇支護結構的時候，要選擇鉆孔灌注樁加預應力錨桿支護體系，或者就是鉆孔灌注樁加支撐體系等。

2)灌注樁加鋼管內支撐支護方法。長條形基坑內部，通過使用鉆孔灌注樁的方法，再加設雙拼鋼管綠色環(huán)保建材，選擇12個～14個管道來進行支護。當進行支護的時候所選取的鉆孔灌注樁的樁徑是900 mm，樁的中心距是1 400 mm。所選取的混凝土強度是C30，鋼管的型號是2φ450×14，對稱距離是在8 m～12 m之間。要想支護樁能夠發(fā)揮更大的作用，就需要確保整體的剛度，在其頂部設置鋼筋混凝土冠梁，這個冠梁的尺寸是1 200 mm×600 mm。要想更好的確?；泳植康膶挾染托枰蛊溆兄_的邊桁架ZC1尺寸。還有就是所選擇的混凝土的強度也是C30。要想有著足夠的開挖空間，就需要在開挖之后設置相應的對稱鋼管，這樣就可以增加開挖的深度。

3)雙排樁門式鋼架支護設計。這個工程存在著沉式地下廣場，要想正確的設計地下廣場，就需要建設的時候使用雙排樁支護以及圓拱形支護方式。這樣一種支護工程建設除去了內支撐，可以增加開挖空間，進而可以使得運輸工程能夠順利進行。

要想支護工程能夠起到最大的作用，就需要在雙排樁之間使用高壓旋噴樁，這樣的一種樁的使用，能夠將鉆孔灌注樁和它緊密相連，就可以增加防水擋土的作用。最后就是使用高壓旋噴樁，可以增加土層的支撐作用，進而提升整體的抗力水平。

4)圓拱形支護設計。由于這項工程包含了半圓形狀設計，所以在選擇支護方式的時候便采用了圓拱形支護，這樣的一種支護方式對鉆孔灌注樁的選擇對直徑以及樁間距都提出了較高的要求，并且需要樁頂位于地表以下1.2 m，當然也需要對雙排樁進行加固。在樁的頂部增加了環(huán)梁加固支護系統(tǒng)，這樣也就增加了工程的剛度以及結構剛度。環(huán)梁的截面需要有一定的規(guī)范，這時候選擇的混凝土強度也是C30。

5)地鐵車站對于基坑的影響。通過以上的分析可以看出，大多數的施工方案都會受到環(huán)境的影響，但是有的方案雖然受到了一定的影響仍可以達到周邊環(huán)境以及建筑的要求，最突出的就是地鐵方面。一般來說，商業(yè)基坑在進行設計和施工的時候，所需要開挖的面積是比較大的，當然也會受到地鐵車站以及管線的影響，不過基坑和車站平行的地區(qū)水平凈距是在受影響的區(qū)域之外，基坑和車站預留通道是有一定距離的，基坑的變形部位主要是橫截面處，也就是平行地鐵站的部位，并且基坑內部也需要設置一定的支撐系統(tǒng)，因為對于車站的影響是比較小的，所以車站底部埋深是明顯大于基坑的底板深度，當然開挖的時候也需要符合先深后淺的原則。

4 結果分析

4.1 正確的選擇支護方式以及施工方法

由于工程周邊環(huán)境是比較復雜的，所以需要正確的把控基坑的變形，當進行支護方案選擇時，選擇的是地下連續(xù)墻加三道鋼筋混凝土內部支撐支護方式，這樣的一種方式可以很好的把控基坑的變形，并且也可以保證周邊建筑物、道路以及地下管道的安全，可以取得很好的效果。

4.2 選擇正確的基坑加固方式

這個基坑的底部主要是由強度較低、壓縮性較高的軟弱粘性土組成的，因為軟土的壓縮模量是比較低的，大多數的時候單靠支護墻并不能起到很好的控制作用，特別是那些剛度比較大的支護墻，埋入土的深度以及土之間的模量是有一定的差距的，支護墻和土不能夠一起發(fā)揮作用，墻體自身的穩(wěn)定性不夠，所以就需要加固支護墻內部的軟土。對于坑內的加固可以減少支護結構的位移，這樣可以保護到基坑周圍的建筑和地下管道。

4.3 信息化施工

對于基坑工程的不同特征，需要及時的監(jiān)測圍護結構的受力情況，變形以及周圍環(huán)境的變化，及時了解施工的情況，進而及時的評價支護結構以及基坑的穩(wěn)定性。還有就是及時的監(jiān)控基坑附近的地下水位、地下管道以及附近的建筑物的情況，明確和把控基坑施工對于周邊環(huán)境的影響，得到的數據可以幫助施工人員更好的進行設計和施工工作，這樣就可以給優(yōu)化施工以及組織施工提供足夠的保障，進而確保施工的順利進行。

5 結語

這篇文章通過對深基坑支護工程設計的研究，進而明確了深基坑支護工程的重要性，特別是環(huán)境特別復雜的時候，更需要加強對深基坑支護工程的重視程度。要是出現了偏差的話，就會造成不良的影響，會危及到人們的生命財產安全，所以在進行有關設計的時候需要高度注意，進而確保支護結構的合理性和科學性。

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Research on optimization design of deep foundation pit support in complex environment

Zeng Chunpin

(ShandongGeologyandMineralResourcesEngineeringSurveyInstitute,Jinan250014,China)

This paper introduced the development status and characteristics of current foundation pit, from the comparison of retaining wall and support design parameters, determined the model dimension, results calculation and other aspects, discussed the selection method of design scheme, and described the selection and design of support structure scheme, then to ensure the reasonable and scientific of support structure.

deep foundation pit support, optimization design, support mode

1009-6825(2017)22-0073-02

2017-05-23

曾純品(1976- )，男，工程碩士，工程師

TU751

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