深基坑工程中樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

邱朗

摘 要： 近年來(lái)，我國(guó)的巖土工程建設(shè)有了很大進(jìn)展，在巖土工程施工中，基坑支護(hù)工程中的支護(hù)方案的設(shè)計(jì)和應(yīng)用是非常關(guān)鍵的?；又ёo(hù)工程直接決定基坑工程施工的穩(wěn)定性和安全性，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以提高基坑工程施工的質(zhì)量，保證基坑工程施工穩(wěn)定運(yùn)行。本文對(duì)深基坑支護(hù)方案的選擇進(jìn)行了分析，結(jié)合巖土工程中基坑支護(hù)工程施工的實(shí)際情況，對(duì)基坑工程中的樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，提高了深基坑工程施工的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞： 巖土工程;基坑工程;樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】TU476 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.094

引言：在我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，不斷壯大的同時(shí)，人們對(duì)地下空間的利用需求越發(fā)強(qiáng)烈。與此同時(shí)，深基坑支護(hù)技術(shù)成為了地下空間能否安全、合理、順利使用的決定性因素。近年來(lái)，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)以其便于施工、安全可靠的特點(diǎn)，其實(shí)用性得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同，成為適用面廣泛的深基坑工程支護(hù)型式之一。

1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型

目前深基坑工程中常用的支護(hù)形式種類繁多，根據(jù)支護(hù)原理和結(jié)構(gòu)形式的不同可大致分為以下幾種常見(jiàn)形式：自然放坡、土釘墻、復(fù)合土釘墻、懸臂樁、樁錨、地下連續(xù)墻、鋼筋混凝土（或鋼）內(nèi)支撐等。那么，面對(duì)如此繁雜的支護(hù)類型，面對(duì)具體工程，我們?cè)撊绾稳∩帷９P者認(rèn)為工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件;基坑相鄰建筑物的位置、基礎(chǔ)形式;基坑周邊地下管線的位置、深度、抵御變形的能力等都與深基坑支護(hù)選型息息相關(guān)。那么工程支護(hù)結(jié)構(gòu)選型時(shí)的前期工作就顯得至關(guān)重要。一旦前期踏勘不詳細(xì)，施工過(guò)程中將會(huì)大概率出現(xiàn)無(wú)法按圖施工的重大失誤，甚至引起安全隱患，而后期重大設(shè)計(jì)變更會(huì)拖延項(xiàng)目進(jìn)度和提高工程造價(jià)。

2 深基坑支護(hù)方案選擇原則

在深基坑支護(hù)工程中，對(duì)支護(hù)方案的選擇要對(duì)基坑工程施工的影響因素進(jìn)行綜合性分析。主要是對(duì)基坑工程穩(wěn)定性的重要位置進(jìn)行判斷，并綜合分析基坑支護(hù)采用的材料成本等因素。支護(hù)方案的選擇原則，要保證基坑工程邊坡的穩(wěn)定性，以及基坑工程施工的安全性。在深基坑開(kāi)挖工程中，完成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并保證基坑的穩(wěn)定性，確保整個(gè)施工過(guò)程中不會(huì)對(duì)施工人員造成任何的安全影響，而且不會(huì)對(duì)整個(gè)基坑工程造成破壞的影響。深基坑支護(hù)方案的選擇要考慮深基坑工程施工中基坑變形控制的問(wèn)題，對(duì)基坑變形的影響因素進(jìn)行全面的分析，并且深基坑邊坡產(chǎn)生的位移，不會(huì)對(duì)整個(gè)建筑工程施工帶來(lái)安全隱患，也不會(huì)對(duì)建筑的使用性能造成任何影響。深基坑支護(hù)工程的施工周期進(jìn)行合理控制，并對(duì)基坑工程的施工成本進(jìn)行優(yōu)化，在合理的時(shí)間內(nèi)采用科學(xué)有效的支護(hù)工程技術(shù)，滿足深基坑支護(hù)工程施工中經(jīng)濟(jì)要求。

3 基坑工程中樁錨支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

3.1 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工要求

（1）鉆機(jī)就位，調(diào)整鉆桿與地面的垂直度，垂直度偏差不大于1%;鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位，啟動(dòng)鉆機(jī)入鉆，觀察鉆機(jī)電機(jī)電流表，根據(jù)電流大小控制下鉆進(jìn)尺。（2）鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，略提鉆桿20～50cm，以便混凝土料將活門沖開(kāi)，一邊泵送混凝土一邊提鉆。（3）鉆桿拔出孔口前，先關(guān)混凝土泵，注意保證鉆桿內(nèi)存料量，滿足樁頂高度要求。（4）將振動(dòng)用鋼管在地面水平穿入鋼筋籠內(nèi)，同時(shí)將鋼筋籠與振動(dòng)裝置用鋼絲繩柔性連接。吊起振動(dòng)裝置、鋼管及鋼筋籠，將鋼筋籠下端插入混凝土樁體中，先依靠鋼筋籠及導(dǎo)管的自重緩慢插入，當(dāng)依靠自重不能繼續(xù)插入時(shí)，開(kāi)啟振動(dòng)裝置，將鋼筋籠下沉到設(shè)計(jì)深度。斷開(kāi)鋼筋籠與振動(dòng)裝置的連接，緩慢連續(xù)振動(dòng)拔出鋼管。鋼筋籠應(yīng)連續(xù)下放，不宜停頓，下放時(shí)禁止采用直接脫鉤的方法。（5）提振動(dòng)管時(shí)應(yīng)先靜拔2.0m左右再進(jìn)行振動(dòng)，以免鋼筋籠被帶出或下沉。

3.2 采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型

采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型應(yīng)用到樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析計(jì)算中，并對(duì)樁錨支護(hù)設(shè)計(jì)中的變量進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并計(jì)算出目標(biāo)函數(shù)，這樣可以根據(jù)結(jié)果來(lái)對(duì)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化而確定設(shè)計(jì)方案。通過(guò)很多種算法對(duì)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行求解，通過(guò)構(gòu)架過(guò)程中產(chǎn)生的信息對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)建，并在實(shí)際的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用過(guò)程中，以檢測(cè)的信息作為數(shù)據(jù)依據(jù)對(duì)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文對(duì)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不但要考慮到基坑工程施工的穩(wěn)定性，而且要對(duì)工程施工的成本進(jìn)行充分考慮。通過(guò)MIDASGTSNX有限元分析軟件和數(shù)學(xué)模型對(duì)樁長(zhǎng)、樁徑以及錨索位置進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化，獲取參數(shù)值作為樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要依據(jù)。

3.3 基坑開(kāi)挖與支護(hù)

土方開(kāi)挖前，施工單位應(yīng)根據(jù)圍護(hù)設(shè)計(jì)編制施工組織設(shè)計(jì)。查明周邊地下管線和地下構(gòu)筑物的情況，如果地下管線和構(gòu)筑物不能改移，應(yīng)當(dāng)采取切實(shí)可行的措施確保施工期間地下管線和構(gòu)筑物正常使用。

3.4 特殊情況樁錨支護(hù)

針對(duì)特殊的周邊環(huán)境，可采用的支護(hù)形式有：排樁+短錨桿支護(hù)體系、雙排樁支護(hù)體系。如采用雙排樁支護(hù)體系，則護(hù)坡樁將出現(xiàn)懸臂段，不利于控制基坑變形。工程造價(jià)亦高于排樁+錨桿支護(hù)體系。但如采用排樁+短錨桿支護(hù)體系，則施工時(shí)對(duì)錨桿長(zhǎng)度的控制要求非常嚴(yán)格，必須注意保護(hù)既有地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)的防水層。最終從變形控制及經(jīng)濟(jì)性雙方面考慮，確定采用磚墻構(gòu)造柱+排樁+錨桿支護(hù)體系。

3.5 對(duì)樁錨支護(hù)中的樁長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.2值，那么樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)才可以保證整個(gè)基坑工程的穩(wěn)定性，在基坑底部安全系數(shù)大于2的情況下，才可以有效地滿足整體穩(wěn)定性的需要，通過(guò)計(jì)算得出，樁長(zhǎng)在21m的時(shí)候，安全系數(shù)在2和2.3之間，支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆作用，以及穩(wěn)定性方面不符合制定的要求，樁長(zhǎng)21m的設(shè)計(jì)方案不符合優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。那么樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)為22m的安全系數(shù)經(jīng)過(guò)計(jì)算和分析，符合支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算分析得出，21m樁長(zhǎng)的水平位移最大值25m，22m樁長(zhǎng)的最大水平位移是23m，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變化小，對(duì)基坑整體位移影響小，因此22m樁長(zhǎng)的設(shè)計(jì)是科學(xué)合理的。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，使超深基坑工程的質(zhì)量和安全容易保證，工程造價(jià)低、施工速度快，得到業(yè)內(nèi)各方的高度贊許。應(yīng)用該技術(shù)既能滿足建筑業(yè)綠色施工和節(jié)能環(huán)保的要求，又能降低施工成本、縮短工期，應(yīng)用范圍和推廣前景非常廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜秀忠，楊光華，孫昌利，等.雙排樁支護(hù)在某水利基坑中的應(yīng)用[[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2012，34（S）：490-494.

[2] 申永江，楊明，項(xiàng)正良.雙排長(zhǎng)短組合樁與常見(jiàn)雙排樁的對(duì)比研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，201510（S）：96-100.

[3] 張洪，易發(fā)成.基坑支護(hù)形式及支護(hù)技術(shù)發(fā)展分析與研究[J].山西建筑，2010，36（31）：75-76.