淺談基坑支護優(yōu)化設計

陳淑強

（新疆建筑科學研究院有限責任公司，烏魯木齊830000）

1 建筑工程常用的幾種基坑支護

就基坑支護而言，其實質(zhì)是一種支擋、加固與保護措施，其是為了保障地下結(jié)構施工、基坑周邊環(huán)境安全，在基坑周邊環(huán)境采用支護措施?；又ёo在建筑工程施工中具有重要的保護作用，給工程項目后續(xù)的施工奠定基礎。現(xiàn)階段，建筑工程常用的幾種基坑支護有工字鋼基坑支護、SMW（Soil-cement Mixing Wall）型支護、地下連續(xù)墻等。其中，工字鋼基坑支護具有剛度大、成本低、受力性能好等優(yōu)點，適用于砂性土、粒徑小于100mm 的砂卵石基坑；SMW 型支護具有止水帷幕、樁支護于一體的優(yōu)勢，其是由深層攪拌樁發(fā)展起來的；地下連續(xù)墻是借助各種挖槽設備和特質(zhì)泥漿，根據(jù)施工要求，在地下挖出符合要求的溝槽，之后將鋼筋籠放置于溝槽內(nèi)，并在溝槽內(nèi)注入混凝土，從而形成連續(xù)的地下墻體，以發(fā)揮承重、防滲擋土的作用[1]。

2 基坑支護結(jié)構設計

2.1 基坑支護結(jié)構的設計原則

根據(jù)結(jié)構破壞程度的不同，基坑工程需采用不同的安全等級，其中結(jié)構破壞程度分為不嚴重、嚴重、很嚴重，對應的安全等級為三級、二級、一級。就深基坑支護結(jié)構設計來說，其主要按正常使用極限狀態(tài)、承載力極限狀態(tài)兩種狀態(tài)進行設計，其中，正常使用極限狀態(tài)又被稱為變形極限狀態(tài)，是以變形極限為界，進行相關的基坑設計；承載力極限狀態(tài)又被稱為應力極限狀態(tài)，是以極限應力值為界限進行的基坑設計。

2.2 基坑支護結(jié)構選型

確?？颖诜€(wěn)定、保障施工安全是基坑支護的目的；保障附近建筑物（構造物）、管線的安全是基坑支護的要求；保證支護結(jié)構施工方便、經(jīng)濟合理是基坑支護的重要前提。為了達到基坑支護的目的和要求，則需要選擇因地制宜、安全經(jīng)濟、施工方便的支護體系。要想實現(xiàn)上述目的，在支護體系設計過程中，應根據(jù)基坑工程的現(xiàn)場情況和周圍環(huán)境，選擇恰當?shù)闹ёo類型，并掌握支護結(jié)構的安全變位量，保障支護體系的安全，同時應盡量降低對周圍建筑的影響。

2.3 基坑支護結(jié)構設計的計算方法

有限元法是現(xiàn)階段擋土墻內(nèi)力分析的主要計算方法，該方法不僅將基坑開挖的多種因素考慮其中，并能夠使擋土結(jié)構形式優(yōu)化、開挖過程科學合理化。就擋土結(jié)構有限元分析法而言，其主要包括彈性桿系有限元法、連續(xù)介質(zhì)有限元法兩種計算方法。其中，彈性桿系有限元法具有計算模型簡單、計算參數(shù)易獲取、計算結(jié)果可靠等優(yōu)點，是我國當前的重要計算方法之一；連續(xù)介質(zhì)有限元法，在計算機技術不斷提高的背景下，尤其是一些有限元計算軟件的引入，推動了該方法的應用。

3 基坑支護優(yōu)化

3.1 基坑支護設計方案優(yōu)化的重要性

因基坑支護類型較多，相應的設計方案也比較多。為了保障施工的安全有效，在選擇合理支護結(jié)構類型的同時，還應對基坑支護方案進行優(yōu)化。優(yōu)化基坑支護方案是十分重要的，主要表現(xiàn)為：一是選擇符合工程項目的最佳設計方案，能夠保障基坑的穩(wěn)定性、安全性；二是設計方案的優(yōu)化，在一定程度上降低了投資成本，遵循了經(jīng)濟合理性原則；三是為基坑周圍環(huán)境提供了保障，減少了工程事故的發(fā)生，極大程度上促進了環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益的增加[2]。

3.2 基坑支護優(yōu)化的內(nèi)容

就基坑支護來說，其優(yōu)化內(nèi)容主要包括三點，即優(yōu)選基坑支護類型、優(yōu)化支護結(jié)構、實時優(yōu)化施工過程。具體來說，優(yōu)選基坑支護類型，根據(jù)基坑的地質(zhì)情況和周圍環(huán)境等，綜合考慮各種因素，選擇最佳的支護類型；優(yōu)化支護結(jié)構，其主要在選定的支護類型方案的基礎上，對方案的細部（支護樁的樁徑和樁距，支撐點的位置和層等）進行優(yōu)化計算，該優(yōu)化計算主要采用的方法是彈性抗力法，在已知支護系統(tǒng)位移、剪力、最大彎矩等參數(shù)的條件下，進行相應的計算，從而獲得準確、有效的計算結(jié)果；實時優(yōu)化施工過程，即在基坑支護的施工過程中，根據(jù)實時檢測的信息進行合理的優(yōu)化，從而保障施工的順利、高效開展[3]。

3.3 基坑支護方案的優(yōu)化方法

對于基坑支護方案的優(yōu)化，可以采用多目標模糊優(yōu)化方法，對基坑支護方案的工期、造價、機械設備等方面進行評比和優(yōu)選，從而找到最佳的支護方案。在實際的基坑支護設計中，應考慮多目標優(yōu)化問題，因為部分目標存在矛盾，常常無法實現(xiàn)各目標的同步優(yōu)化，因此，應對各個目標情況進行了解和掌握，從而獲得一個適宜的優(yōu)化方案。

4 結(jié)語

綜上所述，基坑支護是工程項目建設的重要組成部分之一。選擇適宜的基坑支護類型，加強基坑支護的設計方案和施工過程優(yōu)化，極大程度上保障了基坑支護的質(zhì)量，從而保障了工程項目的整體質(zhì)量。