深基坑支護在建筑中的優(yōu)化設(shè)計和應(yīng)用

文/孫大博、徐靖、張超 恒大集團山東公司總工室 山東濟南 250100

深基坑的支護工作主要是為了能夠提高建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在整個施工過程中起著重要的作用，尤其在建筑工程施工過程中，如果深基坑的支護環(huán)節(jié)過于簡單，或者支護結(jié)構(gòu)設(shè)計過程出現(xiàn)一些問題，則會導致整個建筑結(jié)構(gòu)存在安全隱患。近年來，隨著社會經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，我國在建筑深基坑支護方面取得了不錯的成績，但是仍面臨一些問題，比如支護設(shè)計過于保守、傳統(tǒng)，使得導致施工的成本較大，甚至出現(xiàn)浪費問題比較嚴重。由于目前我國在深基坑支護環(huán)節(jié)過程中的技術(shù)還不夠完善和成熟，因此需要對升級更的支護技術(shù)進行優(yōu)化和改造。

1、建筑的深基坑支護工程

人口增加以及社會城市化進程的加快，使得人們所利用的地下空間壓力也比較大，傳統(tǒng)的基坑開挖一般都會導致基坑兩側(cè)的土體向一定方向推移，坑底的土發(fā)生隆起，甚至會導致周圍的建筑設(shè)施，比如住宅、道路以及地下預(yù)埋電纜等出現(xiàn)一定程度的損壞。在計算支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力過程中需要解決的問題是支護結(jié)構(gòu)上承載的電荷，一般情況下，作用于結(jié)構(gòu)上層的壓力被稱為支護結(jié)構(gòu)所承受的靜載荷，而動載荷主要是包括結(jié)構(gòu)上以土體為介質(zhì)傳導的壓力。當前我們在計算深基坑支護結(jié)構(gòu)的土體變形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法，主要有土抗力，有限元，極限平衡這三種方法，但這三種方法針對不同的建筑實際情況進行選擇，其中有限元法由于土體的模型以及土抗力的相關(guān)參數(shù)無法準確判斷，因此很難保證最后運算出的結(jié)果的準確性。此外，由于土抗法所計算的模型比較直觀，而且能夠根據(jù)實際建筑所受力情況進行計算，運用彈性桿系的有限元法所計算出來的誤差是比較小的，因此這種方法備受建筑工程青睞，而極限平衡法是一種比較粗略的估算方法，由于受力比較簡單，因此受影響的因素比較少，最終所獲得的計算結(jié)果精確度較差。很難實現(xiàn)工程設(shè)計的有關(guān)標準。因此，近年來很少有工程建筑使用該方式

2、常見的深基坑支護結(jié)構(gòu)類型

深基坑擋土技術(shù)實際上就是用土釘墻柱支護結(jié)構(gòu)，在實際建筑設(shè)計過程中，這種支護方式是相對簡單的，因此在很多高層建筑的深基坑建筑設(shè)計項目中，這種方式得到了廣泛的利用。土釘墻支護的原理主要是當深基坑和土釘周圍的土相互接觸的過程中，能夠跟土質(zhì)的團體形成一個組合體，當人為或者未知的自然因素是深基坑的周圍發(fā)生邊坡滑動的變化時，土釘墻能夠起到一定的防護作用，在進行深基坑的邊坡防護過程中，土釘墻支護不但能夠有效提升邊坡的穩(wěn)定性，同時能夠加固兩側(cè)的邊坡土，在合理的圖釘間距之下，通過提高土層的硬度，能夠有效提升邊坡的承載力。除此之外，深基坑樁采用的大多是連續(xù)墻的支護方式，該方式的整體性比較好，而且在實際建設(shè)過程中具備的防滲漏效應(yīng)也比較明顯，因此在深層土壤的地基支護過程中也廣泛利用連續(xù)墻的支護方式。由于地下水位中的黏土軟度較高，在很多深基坑中屬于特殊的情況，需要采取特殊措施進行應(yīng)對，或者有的土層沙石硬度較低，黏土的硬度也沒有達到所需要的硬度，在這種情況下，要想能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期效果，需要提升建筑施工地級以上的穩(wěn)定型，再選擇砂石過程中需要選擇一些防水性較好的建筑材料，從而能夠?qū)崿F(xiàn)硬度方面的要求。在深基坑的支護中其鋼筋混凝土的土土排樁布置，在采用排樁圍護的過程中，可以按照有關(guān)規(guī)定進行布局，員工在施工過程中需要特別注意，對于混凝土的灌注和挖孔環(huán)節(jié)，地基支護的擋土結(jié)構(gòu)是以粘土作為基礎(chǔ)的，地基支護中密疏排布和與樁之間的距離是關(guān)鍵，是需要相關(guān)人員注意的，要根據(jù)不同的地基地形來選擇合適的排布方式。

3、對建筑深基坑支護的優(yōu)化方案

在實際的墻體作業(yè)過程中，影響土釘墻支護結(jié)構(gòu)的因素主要是土釘?shù)拈L度和傾角，再對釘墻支護作業(yè)中相關(guān)人員需要將土釘墻的支護，傾角控制在一定的范圍內(nèi)，必須意識到土釘傾角的量度重要性。運用土釘墻的方式減少土釘?shù)氖芰Σ罹?。同時工作人員還需要明確土釘?shù)膶嶋H作用，通過將土釘和土質(zhì)進行結(jié)合來提升土地的硬度。為了能夠確保土釘墻支護結(jié)構(gòu)的問題性，在設(shè)計深基坑支護過程中，工作人員需要不斷完善變量方案，在實際的支護作業(yè)中，變量是土釘墻的核心設(shè)計環(huán)節(jié)，影響變量的主要因素土釘?shù)拈L度，直徑，孔徑，以及豎向間距等。工作人員需要根據(jù)實際情況來優(yōu)化土釘之間的系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)計劃方案對施工的各個環(huán)節(jié)進行有效分解，根據(jù)土釘墻的支護方式，推導出相應(yīng)的水平分力值，但是在基坑工作中需要面臨地下水的問題，工作人員應(yīng)當確保土質(zhì)的聯(lián)系和地下水位的識別，不斷突破技術(shù)運用，不同的基坑開挖方式保證基坑的穩(wěn)定性，做好降水，排水的工作，提高項目的質(zhì)量。

由于土釘墻支護結(jié)構(gòu)主要受到圖釘傾角，長度，間距的影響，因此在對于圖釘墻，支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，需要確保土釘?shù)膬A角控制在十度左右，如果土釘順著支護豎直方向的內(nèi)力相差顯著，原因主要是因為中間兩頭內(nèi)力差距明顯，土釘墻在使用過程中土釘在順著支護豎向方向的內(nèi)力相差明顯，一般情況下，中間大兩頭小，而如果土釘太短，那么土釘尾部和外部的地表有可能會出現(xiàn)破裂，甚至導致基坑失去穩(wěn)定性，因此，土釘?shù)拈L度最好控制在0.5到1.2h之間，土釘主要就是為了讓土地和釘子能夠進行有效結(jié)合，由于間距過大，也會影響土釘?shù)膹姸?。除此之外，在設(shè)計過程中，土釘墻的支護方面主要以土釘墻的造價作為參考，影響較大的函數(shù)主要是土釘?shù)拈L度，孔徑，直徑等，需要做好這幾個因素方面的優(yōu)化設(shè)計工作。

小結(jié):

本文我們通過深基坑結(jié)構(gòu)的介紹，可知土釘墻支護地下連續(xù)墻支護，排樁圍護，這些都包括在深基坑結(jié)構(gòu)過程中，在深基坑的建筑工作中，工作人員需要根據(jù)建筑的實際情況，對基坑支護進行優(yōu)化設(shè)計，不僅能夠有效提升基坑支護的穩(wěn)定性，提高工程質(zhì)量，同時能夠為整個建筑企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟，社會效益，有利于我國建筑企業(yè)實現(xiàn)持續(xù)性發(fā)展。

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