巖土工程中深基坑支護(hù)問(wèn)題及對(duì)策

文/王仔章 河南中核五院研究設(shè)計(jì)有限公司 河南鄭州 450000

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速，高層建筑的興建和對(duì)地下空間的開(kāi)發(fā)利用，出現(xiàn)了大量體積大、深度大、場(chǎng)地復(fù)雜的基坑?；庸こ痰陌踩P(guān)系到基坑本身、鄰近設(shè)施和周邊道路的安全，因此對(duì)基坑支護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，產(chǎn)生了許多先進(jìn)的支護(hù)設(shè)計(jì)理念和施工技術(shù)，同時(shí)，也存在一些問(wèn)題。

1、基坑支護(hù)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題

在深基坑工程中，達(dá)到同一支護(hù)目的，可供選擇的支護(hù)方案有多種，每種方案都有其各自的特點(diǎn)和優(yōu)劣性。針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的深基坑工程，出于安全和環(huán)保的目的，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)往往較為保守，安全性冗余量較大，導(dǎo)致施工成本過(guò)大。因此在確保安全和環(huán)保等因素可控的前提下，有必要對(duì)基坑支護(hù)體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期實(shí)現(xiàn)造價(jià)及工期的控制，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

影響基坑支護(hù)評(píng)價(jià)的因素主要包括“經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)境、施工”四個(gè)方面，每項(xiàng)由多種評(píng)價(jià)指標(biāo)組成，具有層次性和模糊性，支護(hù)方案選型是一個(gè)多層次下多目標(biāo)的復(fù)雜決策系統(tǒng)?；又ёo(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重對(duì)基坑支護(hù)方案選型影響很大，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的賦值目前分為主觀賦值和客觀賦值兩種方法。以往主要依賴于工程經(jīng)驗(yàn)和專家決策來(lái)賦值，具有較大的偏差和局限性，而客觀賦值主要從客觀數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律、確定權(quán)重，但易與實(shí)際情況不符。

如何選擇一種合理的基坑支護(hù)方案，達(dá)到基坑支護(hù)安全性、合理性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一，是在今后一段時(shí)期內(nèi)需重點(diǎn)探索、持續(xù)研究的方向之一。

1.2 基坑支護(hù)體系優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)策

近些年來(lái)，不少學(xué)者對(duì)基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了積極地研究探索，曹文貴[1]等針對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)取值不確定性提出采用區(qū)間數(shù)表示屬性值的方法，建立基坑支護(hù)方案確定的區(qū)間關(guān)聯(lián)模糊優(yōu)化方法。金志仁[2]等將距離判別分析理論應(yīng)用于深基坑支護(hù)方案的優(yōu)選判別中，建立距離判別分析模型，對(duì)深基坑支護(hù)方案進(jìn)行優(yōu)選。蔣崇春[3]等引用信息熵所反映數(shù)據(jù)本身的效用值來(lái)計(jì)算指標(biāo)的熵權(quán)和層次分析法求得的專家權(quán)重來(lái)求綜合權(quán)重，運(yùn)用模糊物元法優(yōu)選基坑支護(hù)方案。梅年峰[4]等綜合應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論和多目標(biāo)決策理論，以及無(wú)限方案多目標(biāo)決策方法，建立基坑支護(hù)方案的灰色多目標(biāo)決策優(yōu)選模型。鄭邵羽[5]等采用基于博弈論的組合賦權(quán)法，用信息熵和層次分析法(AHP)確定的主觀權(quán)重和熵權(quán)法確定的客觀權(quán)重進(jìn)行組合，采用改進(jìn)的TOPSIS法進(jìn)行基坑支護(hù)方案優(yōu)選。

結(jié)合目前已有研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)可采用主觀賦值和客觀賦值相結(jié)合，使專家經(jīng)驗(yàn)與工程客觀信息充分結(jié)合，避免過(guò)多主觀因素影響，同時(shí)防止客觀方法的結(jié)果脫離實(shí)際。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和工程經(jīng)驗(yàn)的累積，進(jìn)一步研究完善評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，使其更趨科學(xué)合理性。

2、基坑支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展

由于大部分基坑工程分布在市區(qū)，為盡可能多地利用土地，建筑物之間的距離越來(lái)越近，使得地下空間相互臨近，基坑開(kāi)挖存在相互影響。以往在基坑開(kāi)挖中大量使用錨桿（錨索）支護(hù)，長(zhǎng)度多達(dá)幾十米，超出“紅線”范圍以外，侵犯了臨近建筑的地下空間，影響后續(xù)工程的實(shí)施。

為了解決此類問(wèn)題，產(chǎn)生了多種可回收錨索技術(shù)。目前，在工程應(yīng)用中常用的有日本JC錨索、U型可拆除回收錨索、直列無(wú)級(jí)調(diào)壓式速卸錨索（LC可回收錨索）、熱熔可回收錨索等四種[6]。與普通預(yù)應(yīng)力錨索相比，可回收錨索自由段長(zhǎng)度長(zhǎng)，采用無(wú)粘結(jié)的方式通過(guò)末端承載力來(lái)傳遞拉力。

現(xiàn)階段，在工程中被廣泛應(yīng)用的可回收錨桿（索）的種類少，應(yīng)用也較局限[7]。一直是政策和理念在前，應(yīng)用實(shí)踐卻未跟上，推廣進(jìn)度緩慢，技術(shù)未形成共識(shí)，未實(shí)現(xiàn)成本和效能上的統(tǒng)一，回收效率比較低。未來(lái)需要研究回收成本低、操作簡(jiǎn)便的回收方法。

3、基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)的信息化發(fā)展

目前的基坑監(jiān)測(cè)方式主要是測(cè)點(diǎn)埋設(shè)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理和形成報(bào)告。監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)由人工填寫(xiě)，原始數(shù)據(jù)多以表格文檔保存，數(shù)據(jù)分析以報(bào)表配合曲線圖反應(yīng)測(cè)點(diǎn)的變化趨勢(shì)，數(shù)據(jù)處理效率低下，不利于基坑變形規(guī)律的分析總結(jié)。施工監(jiān)測(cè)過(guò)程中，一旦出現(xiàn)預(yù)警值，不能快速全面分析判斷，制定應(yīng)急措施，存在安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，目前將信息系統(tǒng)與基坑監(jiān)測(cè)相結(jié)合，建立起基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的BIM模型，未來(lái)的發(fā)展將構(gòu)建以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，打造集可視化管理、基坑監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)管理、狀態(tài)評(píng)估分析為一體的基坑監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)[8]。

結(jié)語(yǔ)：

隨著對(duì)地下空間需求的加大，深基坑支護(hù)技術(shù)在理論研究和在工程實(shí)踐中都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，一定程度滿足了工程需要。制定出更科學(xué)合理的基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，發(fā)展基坑支護(hù)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基坑工程在安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保上的有機(jī)統(tǒng)一，將是深基坑工程領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢(shì)。