深基坑支護(hù)在建筑中的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用探討

趙 軍

(中鐵城建集團(tuán)第一工程有限公司， 山西 太原 030024)

深基坑支護(hù)在建筑中的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用探討

趙 軍

(中鐵城建集團(tuán)第一工程有限公司， 山西 太原 030024)

建筑行業(yè)的不斷發(fā)展使得建筑工程的質(zhì)量成為了人們普遍關(guān)心的一個(gè)重要問(wèn)題。在建筑基坑的開(kāi)挖的環(huán)節(jié)中，深基坑的支護(hù)施工工作是非常重要的。但是深基坑的支護(hù)工作還有諸如因?yàn)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而出現(xiàn)基坑坍塌、支護(hù)樁發(fā)生斷裂等等問(wèn)題。針對(duì)這一嚴(yán)峻形勢(shì)，本文簡(jiǎn)要分析了深基坑支護(hù)建筑中的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及相關(guān)的應(yīng)用探討，供相關(guān)人士參考和借鑒。

深基坑支護(hù)；建筑；優(yōu)化設(shè)計(jì)；應(yīng)用；探討

0 前言

深基坑的支護(hù)工作是提升建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，在建筑的施工中發(fā)揮著重要的作用。建筑行業(yè)在進(jìn)行施工作業(yè)的時(shí)候，如果深基坑的支護(hù)方式過(guò)于簡(jiǎn)單或是支護(hù)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)帶來(lái)一定的安全隱患。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，盡管我國(guó)在建筑的深基坑支護(hù)方面的工作取得了可喜的成績(jī)，但是仍舊存在一定的問(wèn)題，比如支護(hù)的設(shè)計(jì)很保守，施工成本大，浪費(fèi)問(wèn)題嚴(yán)重等。正因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)還不成熟，不完善，所以要對(duì)深基坑的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 建筑的深基坑支護(hù)工程綜述

1.1 建筑的深基坑開(kāi)挖工作對(duì)周?chē)h(huán)境的影響

隨著人口的不斷增加，城市化進(jìn)程日益迅速，人類(lèi)所利用的地下空間也在逐步增加。傳統(tǒng)的基坑開(kāi)挖，一般都會(huì)導(dǎo)致基坑兩側(cè)的土體向內(nèi)推移，坑底的土隆起，情況嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)周?chē)慕ㄖO(shè)施比如住宅樓、交通干道、以及地下預(yù)埋電纜等造成嚴(yán)重的損壞。

1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算現(xiàn)狀和特點(diǎn)

建筑深基坑支護(hù)的內(nèi)力計(jì)算，主要解決的問(wèn)題就是解決支護(hù)結(jié)構(gòu)上承受的載荷。一般作用于結(jié)構(gòu)上底層的壓力被稱(chēng)為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的靜載荷，而動(dòng)載荷包括了作用在結(jié)構(gòu)上以土體為介質(zhì)傳導(dǎo)的附加壓力【1】。當(dāng)下，我們?cè)谟?jì)算基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的土體變形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法主要有以下幾個(gè)：有限元法、土抗力法、極限平衡法等，這三種方法有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

有限元法有著非常充分的理論依據(jù)，但是由于土體的模型以及土抗力的參數(shù)很難確定，所以不敢保證結(jié)果的準(zhǔn)確性；由于土抗力法得計(jì)算模型非常直觀而且非常符合實(shí)際的受力情況，并且運(yùn)用彈性桿系的有限元法計(jì)算的誤差非常小，所以這種方法最受青睞；極限平衡法只是粗略的估算，由于受力非常簡(jiǎn)單，所以受影響的因素非常少，計(jì)算結(jié)果的精度非常差，因而達(dá)不到工程設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所以運(yùn)用的很少。

2 常見(jiàn)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型

2.1 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

深基坑擋土技術(shù)其實(shí)就是土釘墻住支護(hù)結(jié)構(gòu)，在實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中，這種支護(hù)方法比較簡(jiǎn)單，所以在高層建筑的深基坑項(xiàng)目工程中，這種方法得到了較為廣泛的應(yīng)用。土釘墻支護(hù)的原理是較為簡(jiǎn)單的：當(dāng)深基坑和土釘周?chē)耐料嗷ソ佑|的時(shí)候，就能夠跟土質(zhì)的團(tuán)體形成一個(gè)組合體。當(dāng)人為或者未知的自然因素使深基坑的周?chē)l(fā)生邊坡滑動(dòng)的變化時(shí)，土釘墻支護(hù)就能起到很好的防護(hù)作用。在進(jìn)行深基坑的邊坡防護(hù)時(shí)，土釘墻支護(hù)不但能夠有效提升邊坡的穩(wěn)定性，更能對(duì)加固深地基側(cè)面邊坡土。在合理的土釘間距之下，增加土層的硬度，有效提升邊坡的承載力。

2.2 地下連續(xù)墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)

一般而言，深基坑中采用的都是連續(xù)墻的支護(hù)方式。這種支護(hù)方式的整體性能較好，實(shí)際的防滲漏效應(yīng)也很突出，所以在深層土壤的地基支護(hù)方式中得到廣泛應(yīng)用。由于地下水位之下的粘土軟度很高，在很多深基坑中，這就屬于特殊的情況，需要采取特殊措施來(lái)應(yīng)對(duì)。有時(shí)某些土層的砂石的硬度很低，粘土的硬度也沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的硬度，在這種土層之上施工，要想達(dá)到理想的效果，就需要提升建筑施工地級(jí)以上的穩(wěn)定性。當(dāng)選擇砂石的時(shí)候，需要選擇防水性好的建筑材料，且硬度要達(dá)到相關(guān)的要求。

在深基坑的支護(hù)工作中，其鋼筋混凝土的土排樁布置，在采用排樁圍護(hù)的時(shí)候，需要按照相關(guān)的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行布局。工作人員在進(jìn)行施工的時(shí)候，應(yīng)特別注意對(duì)混凝土的灌注和挖孔等細(xì)節(jié)的操作。地基支護(hù)中的擋土結(jié)構(gòu)是以鋼筋混凝土為基礎(chǔ)的，地基支護(hù)中密疏排布和與樁之間的距離是關(guān)鍵，需要根據(jù)不同的地基面積和地形來(lái)選擇合理的地樁排布方式。

3 不斷優(yōu)化建筑深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方案

3.1 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

在實(shí)際進(jìn)行施工作業(yè)的時(shí)候，影響土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的因素有以下幾個(gè)：土釘長(zhǎng)度、土釘傾角。在土釘墻的支護(hù)作業(yè)中，技術(shù)人員需要將土釘墻的支護(hù)傾角控制在一定的范圍中，工作人員必須意識(shí)到土釘傾角的量度的重要性，技術(shù)人員需運(yùn)用土釘墻的方式，不斷減少土釘?shù)氖芰Σ罹?。由于土釘長(zhǎng)度是不斷減少的，所以基坑的中心常常會(huì)失去平衡。技術(shù)人員需要明確土釘?shù)膶?shí)際作用，通過(guò)將土釘和土質(zhì)的不斷結(jié)合，來(lái)提高土地的硬度。因?yàn)橥玲數(shù)拈g距一般會(huì)存在較大的差距，所以土體的強(qiáng)度有可能會(huì)不斷降低。基于這一情況，技術(shù)人員需要將土釘?shù)拈g距保持在確定的范圍之內(nèi)。

為了確保土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)不斷完善變量方案。在土釘墻支護(hù)作業(yè)中，土釘墻的核心環(huán)節(jié)就是變量，變量的影響因素有以下幾個(gè)：豎向間距、土釘孔徑、土釘長(zhǎng)度、土釘直徑等等。在具體的施工過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)深基坑的現(xiàn)場(chǎng)情況不斷優(yōu)化土體之間的系統(tǒng)參數(shù)。根據(jù)施工的計(jì)劃方案，對(duì)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的分解，并根據(jù)土釘墻的支護(hù)方式推導(dǎo)出相應(yīng)的水平分力值。基坑工作的另一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題是控制地下水環(huán)節(jié)，因而技術(shù)人員應(yīng)明確土質(zhì)的聯(lián)系和地下水位的類(lèi)型，不斷進(jìn)行技術(shù)突破，運(yùn)用不同的基坑開(kāi)挖方式，保障基坑的穩(wěn)定性，處理好降水排水工作，提高項(xiàng)目工程的質(zhì)量。

3.2 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.2.1 影響因素

（1）土釘傾角。土釘?shù)膬A角一般控制在5 -15o之間

（2）土釘長(zhǎng)度。在使用過(guò)程中，如果土釘順著支護(hù)方向的內(nèi)力相差顯著，原因是中間的內(nèi)力很大兩頭很小，土釘墻在使用過(guò)程中土釘在順著支護(hù)豎直方向的內(nèi)力相差明顯，一般情況是中間內(nèi)力很大兩頭較?。蝗绻玲斕?，那么土釘尾部和之外的地表很有可能出現(xiàn)破裂，導(dǎo)致基坑失去穩(wěn)心。因而土釘?shù)拈L(zhǎng)度最好控制在0.5-1.2H之間。

（3）土釘間距。土釘?shù)拇嬖诰褪菫榱俗屚馏w和釘子合為一體，因?yàn)殚g距過(guò)大會(huì)影響土釘?shù)膹?qiáng)度。一般為1-2m為宜。

（4）土釘?shù)闹睆?6-32mm為宜。

（5）鉆孔孔徑70-120mm。

3.2.2 優(yōu)化的方案：

在設(shè)計(jì)的時(shí)候，土釘墻的支護(hù)方面以土釘墻的造價(jià)為主要參考，影響較大的函數(shù)有直徑d、土釘長(zhǎng)度l、孔徑D、豎向間距Sh，設(shè)計(jì)變量可以表示為：X=[d，D,L,Sh，Sv]【2】。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面的介紹我們可以得知，深基坑結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面：地下連續(xù)墻支護(hù)、排樁圍護(hù)、土釘墻支護(hù)等，在實(shí)際的施工作業(yè)時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)不同的實(shí)際情況對(duì)基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這不僅能有效提高深基坑支護(hù)的穩(wěn)定性，保障施工質(zhì)量，更重要的是能為建筑企業(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

[1]許信泉.淺析建筑深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用[J].江西建材，2016（10）：121-125.

[2]葉捷先.建筑深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（03）：260.

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[5]秦海軍.建筑深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2016（03）：73-75.

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1007-6344（2017）09-0077-01