建筑深基坑支護優(yōu)化設計及應用

張舉路 劉怡麟

摘要：在建筑工程施工中，基坑支護工程關系到工程施工的整體安全性和穩(wěn)定性。建筑基坑支護結構的合理搭配和選擇，對基坑支護工程的科學設計，可解決基坑設計中存在的問題，而且可以有效地提高基坑施工工程的安全性及建筑工程質量和效率。

關鍵詞：建筑工程;深基坑支護優(yōu)化設計;應用

1導言

基坑支護在建筑工程中屬于一種臨時性工程，建筑物地下室主體結構會因基坑施工質量受到影響，對于建筑施工的整體質量而言也有著直接的影響?；又ёo設計環(huán)節(jié)較為繁瑣，若未經過良好的處理，不僅會導致基坑本身出現(xiàn)質量問題，甚至還會使周圍作業(yè)受到嚴重的影響，造成嚴重的經濟損失。因此，為了更好地保證建筑工程深基坑支護施工又好又快的發(fā)展，需要注意引進先進的施工設計方法，重點把握分析施工過程中實際需求，并提高深基坑支護施工綜合設計水平，促使深基坑的支護設計能夠滿足建筑工程施工發(fā)展的需求。

2深基坑支護特點

我國建筑工程的深基坑支護設計過程中，設計環(huán)節(jié)的特點十分明顯，有著差異大、實踐性強、安全性較低等多方面的內容。特別是對于許多建筑施工單位而言，更是需要積極把握好這些特點，并且在預定的空間內完成相應的工作，否則潛在的風險性將更大，甚至會直接影響、危害到施工人員自身的人身安全。而為了保證一些深基坑支護設計的安全性和有效性、提高施工效率，許多建筑施工單位會派遣專業(yè)的技術型人員在施工之前到現(xiàn)場進行考察，并提前了解深基坑支護過程中存在的一些不安定因素，以提前規(guī)避，提高施工技術人員的安全操作保障。在實際深基坑支護工程中，會涉及到多方面領域的工作內容，并且綜合性較高的工程其施工的難度會加劇，因此相關人員在實際設計中務必要積極收集大量多領域的資料，并完成相關領域資料的分析來提高支護設計的效率。

3建筑深基坑支護優(yōu)化設計及應用要點分析

該工程項目位于某市區(qū)，總建設面積約為25356m2，設計為地面以上10層，地面以下3層，每層標高設計為2.7m基坑設定深度9.8m。以該項目基坑開挖深度、項目周圍換環(huán)境以及所處區(qū)域地質條件為依據(jù)，秉承安全、可行以及節(jié)約的施工要求，擬采用鉆孔灌注樁結合鋼結構支撐的設計方案作為最終方案。

3.1設計思路

考慮到該建筑基坑四周不具備放坡條件，所以只能采用垂直護坡。按照以下原則進行基坑設計：一方面，基坑設計應對內外的位移與變形做好嚴格的控制，避免建筑或周圍路面出現(xiàn)開裂甚至下沉的情況，對基坑本身和基坑周圍建筑物以及地下管線充分的保證安全性;另二方面，基坑設計應該為信息化施工提供盡可能的便利條件，使基坑檢測與變形控制能夠方便開展，從而保障基坑以及建筑的安全性。自立式支護、排樁拉錨支護、排樁內支撐支護、組合型支護、土釘墻等都是較為常用的支護方式。該項目基坑深度9.8m，使用地下連續(xù)墻會產生昂貴的施工費用消耗，不具備經濟價值，所以不選該方式;在各種基坑支護方法中，土釘墻是目前價格最低的一種方式，但是這種方式屬于被動的方式，與樁錨支護方式相比，土釘墻會導致基坑出現(xiàn)明顯的變形，且會很大程度影響到現(xiàn)有的建筑物，所以也不使用這種方法?？紤]到該工程的周圍環(huán)境以及水文地質條件，綜合考量決定使用鉆孔灌注樁結合鋼結構支撐設計。依據(jù)該工程的地質情況，止水、降水體系如下：首先，采用單排Φ700@900雙軸深攪樁止水，將樁體搭接300mm，按照15%的摻入比調配32.5級的普通硅酸鹽水泥，將水灰比控制在0.5±0.05，底標的高度為-19.85m;將集水坑設置在基坑內用以排水。

3.2做好基坑內支撐

基坑內支撐預應力設計，基坑內支撐受力對預應力設計可降低基坑圍護結構在水平方向的位置移動，進一步提升基坑的穩(wěn)定性。設計方案中基坑開挖深度5m，在深度相同的基坑中，基坑承載力不同，受力位置從基坑的支護結構向基坑中心呈點分布，并且預應力的承載力逐漸增加。采用有限元模型對其進行分析，得出受基坑外部土體荷載反作用力的影響，基坑支護結構近的位置，地基承載力大，預應力變大?；又ёo中預應力與地基承載力具有緊密聯(lián)系，降低預應力可減少土體壓力，并降低地基承載力，提升土體的抗剪性能。內支撐結構設計要以內支撐的剛度為根據(jù)，剛度高會造成塑性降低，對基坑土體的穩(wěn)定性造成影響。方案設計中內支撐結構采用鋼筋混凝土結構和鋼結構相結合方式，構建完善的內支撐結構體系。內支撐的排列方式對基坑結構會有一定的影響，在較深的深基坑工程中，應設置多層內支撐排列方式，這樣內支撐結構就不會發(fā)生變形。深基坑土體底部受到的外力大，內支撐層數(shù)排列要根據(jù)下密上疏的排列方式。基坑內支撐結構設計要充分考慮到基坑的安全性和穩(wěn)定性，內支撐結構要牢固，為后期基坑施工打下基礎。

3.3引進先進的施工設計方法

引進先進的施工技術方法是建筑工程深基坑支護設計的優(yōu)化策略之一。科技是第一生產力，先進的深基坑支護設計方法可以有效提高建筑工程的最終施工水平，減少不必要成本的投入，促使建筑施工又好又快的發(fā)展。對于深基坑支護設計而言，方法的選擇具有較高的地位，而施工單位也務必要保證與時俱進，加強對于深基坑支護設計方面資金和精力的投入，引進先進的深基坑支護設計方式方法，確保設計工作的順利進行。結合先進設計方法的同時，還要結合以往深基坑支護設計中的經驗最終完成設計工作，確保深基坑支護設計的高效性和有效性，為建筑工程的順利開展創(chuàng)設出更多的條件，使得觀測技能水平不斷提高，保證獲取信息的真實和有效。

3.4支護結構的設計與計算

理論上應利用墻前后土達到極限平衡時的壓力，計算出基坑支護結構的結構內力和插入深度，但是事實上難以判定前后土是否達到了極限狀態(tài)下的壓力，尤其處于被動土壓力時，推測性較大，并且在實際工程中已經證明了這個問題;此外，這個方法并沒有將土體變形和結構變形充分的考慮進去，然而土壓力重分布和結構內力會因為變形而受到很大的影響，所以這種方法逐漸展露出了一些問題，但是針對一些簡單的建筑基坑，使用靜力平衡法能夠使計算的過程簡化，但設計人員需要具備一定的經驗。以相關技術規(guī)范為依據(jù)，使用朗肯土壓力理論來計算土壓力，采用矩形分布模式，所有土層采用水土合算方式。使用等值梁法來計算支撐軸力，通過計算力矩平衡得到凈土壓力零點。根據(jù)樁端力矩計算出樁長，同時需要滿足抗隆起和整體的穩(wěn)定性。使用解析法計算的同時，還需要使用理正軟件進行計算，以此來實現(xiàn)對比分析。

3.5基坑圍護結構土體深度

剛性圍護結構設計為地下連續(xù)墻與排樁結合的模式，這樣基坑的穩(wěn)定性得到提高，并對入土深度以基坑施工實際情況為依據(jù)進行設計，防止基坑外的土體受到壓力的情況下滲入到基坑內，避免基坑底部土體發(fā)生隆起的情況，基坑整體結構的穩(wěn)定性和安全性得到提高。方案中，按照基坑土體穩(wěn)定結構要求，圍護結構底部深入土體中的持力層為最佳，主要原理是深基坑的“邊緣效應”原理。在圍護結構土體深度的設計中，根據(jù)施工現(xiàn)場的土質情況合理設計，并采用有限元分析軟件對圍護結構的支護體系進行仿真分析，在實際施工中達到最佳效果。

3.6提高深基坑支護設計管理水平

提高深基坑支護設計管理水平是建筑工程中深基坑支護設計的優(yōu)化策略。為了更好的確保建筑工程深基坑支護工作的順利進行，相關施工單位務必要加強對施工人員施工之前的安全責任檢查。并制定符合該建筑工程實際情況、具有一定可操作性的深基坑支護設計管理機制，落實權責一致的制度，避免出現(xiàn)施工中存在問題無法追究責任等情況出現(xiàn)。而在實際施工過程中，許多施工單位挖出的基坑空間往往與支護結構位移問題有著直接的關聯(lián)性，因此必須要保證其基坑空間的合理，也需要從深基坑支護環(huán)節(jié)進行設計，提高設計圖的科學效果。

結束語

總之，深基坑支護是保證建筑工程順利施工的基礎，為了保證深基坑支護的技術應用效果，需要綜合考慮不同方面因素選擇最合適的支護方案，通過模擬分析加強對支護方案的細節(jié)優(yōu)化，保證深基坑支護設計效果。

參考文獻：

[1]許信泉.淺析建筑深基坑支護優(yōu)化設計研究及應用[J].江西建材，2016（10）：121+125.

[2]葉捷先.建筑深基坑支護優(yōu)化設計研究及應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（03）：260.

[3]許磊.深基坑支護優(yōu)化設計研究及應用[J].城市建設理論研究（電子版），2017（21）：60-61.

[4]隋倩倩，王彬，孫晶，方高峰.建筑深基坑支護優(yōu)化設計研究及應用[J].綠色環(huán)保建材，2017（10）：84.