深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選和優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

陳 興（江西省商業(yè)建筑設(shè)計(jì)院，江西南昌330001）

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選和優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

陳 興（江西省商業(yè)建筑設(shè)計(jì)院，江西南昌330001）

當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，以及城市化進(jìn)程的不斷深入，使得建筑行業(yè)得到了較為快速的發(fā)展，越來(lái)越多的高層建筑如雨后春筍般拔地而起。而隨著高層建筑的增多，基坑工程的數(shù)量和深度也隨之增加，這便使得對(duì)于地下結(jié)構(gòu)施工以及高層建筑周?chē)沫h(huán)境設(shè)施的安全性，有了更高的要求，因此，在進(jìn)行深基坑支護(hù)作業(yè)中，要明確選取合理的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行深基坑支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文簡(jiǎn)要闡述了深基坑支護(hù)方案選取的要點(diǎn)，并進(jìn)一步作出了深基坑支護(hù)方案的優(yōu)化選擇，隨后，對(duì)深基坑支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并有針對(duì)性的進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)中的具體內(nèi)容優(yōu)化研究，旨在為確保深基坑支護(hù)作業(yè)的合理完成、為確保高層建筑地上部分的有效過(guò)度和銜接，做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

深基坑支護(hù)；設(shè)計(jì)方案；優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言

新時(shí)代背景下，社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，使得建筑行業(yè)發(fā)展迅速。近年來(lái)，由于城市發(fā)展的需要，高層建筑和地下空間的利用率大幅提升，這也在一定程度上促使基坑深度和數(shù)量不斷增加。作為高層建筑或地下工程的臨時(shí)結(jié)構(gòu)體系，深基坑支護(hù)不僅要確保地下結(jié)構(gòu)施工作業(yè)的安全，更要有效保障高層建筑或地下工程周邊環(huán)境或設(shè)施不受到相應(yīng)的影響，并且，由于深基坑支護(hù)作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)、對(duì)于技術(shù)要求也較高，還往往伴隨較差的施工條件和環(huán)境，這也使得基坑工程中的事故頻發(fā)，不僅給建筑企業(yè)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損失，更使人們的生命安全受到威脅。為此，應(yīng)當(dāng)對(duì)深基坑支護(hù)工程進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，總結(jié)出切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，唯有如此，才能極大的提升深基坑支護(hù)的合理性和安全性，從而使深基坑支護(hù)工程處于良好的保護(hù)狀態(tài)，這不僅能夠縮減施工工期，更能使建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得以提升。因此，對(duì)于“深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選和優(yōu)化設(shè)計(jì)”的研究，就具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案在選擇上的注意事項(xiàng)

在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案的選擇上，應(yīng)當(dāng)著重注意兩方面內(nèi)容，即深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型以及選型時(shí)的注意要素。首先，是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型。按照結(jié)構(gòu)可分為：土釘墻、放坡、水泥土墻、以及支擋式結(jié)構(gòu)，其中支擋式結(jié)構(gòu)又能進(jìn)一步劃分成支撐式結(jié)構(gòu)、錨拉式結(jié)構(gòu)和懸臂式結(jié)構(gòu)等。其次，是選型中的注意要素。這其中涉及幾方面要點(diǎn)：①工程所涵蓋的工期及經(jīng)濟(jì)特性等；②要考慮好施工位置的地質(zhì)情況和環(huán)境、氣候等因素；③結(jié)合土質(zhì)與周邊環(huán)境，進(jìn)行良好的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；④充分考量好深基坑的尺寸與形狀；⑤還應(yīng)考慮到周邊設(shè)施、建筑物等對(duì)基坑的反作用力情況；⑥監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取和設(shè)置；⑦基坑具體深度及其施工條件；⑧地下水源、管線分布情況等［1］。

2 優(yōu)化選取深基坑支護(hù)方案

從基坑支護(hù)的作用不難看出，其支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅影響到工程施工的安全性，更會(huì)影響到周邊環(huán)境和建筑物、以及施工土質(zhì)的穩(wěn)定性，因此，在進(jìn)行基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量確保其穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)，在保證項(xiàng)目工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，還應(yīng)盡量縮減投入成本，使基坑支護(hù)機(jī)構(gòu)在確保穩(wěn)定性和安全性之上，還要具有經(jīng)濟(jì)性［2］。良好的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案，能夠?qū)?xiàng)目的開(kāi)展起到積極的推動(dòng)作用，更能夠保障施工人員的人身安全。在基坑支護(hù)方案的優(yōu)化選擇上，也應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

2.1 從經(jīng)濟(jì)角度設(shè)計(jì)優(yōu)化深基坑支護(hù)方案

在項(xiàng)目施工前，對(duì)所需施工場(chǎng)地進(jìn)行土質(zhì)勘測(cè)，以及對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)際考察。以此來(lái)分析和判斷出此位置將選用何種支護(hù)結(jié)構(gòu)方案，同時(shí)，能夠進(jìn)一步確定出此位置進(jìn)行基坑開(kāi)挖和進(jìn)行支護(hù)作業(yè)是否能夠采取有效的經(jīng)濟(jì)節(jié)約措施。有時(shí)，在針對(duì)特殊土質(zhì)條件及較為開(kāi)闊的施工場(chǎng)地、且周邊并無(wú)其他臨近設(shè)施和建筑物時(shí)，還可以考慮進(jìn)行簡(jiǎn)單護(hù)面或者無(wú)支護(hù)的方案來(lái)解決基坑支護(hù)問(wèn)題。當(dāng)基坑開(kāi)挖深度超過(guò)5m時(shí)，若采用傳統(tǒng)的土方開(kāi)挖、回填、外運(yùn)等方式，則會(huì)增加施工成本；而若以噴錨網(wǎng)方式進(jìn)行支護(hù)則會(huì)使邊坡上段位置受力影響較大，從而影響支護(hù)效果。對(duì)此，可以采用聯(lián)合支護(hù)方式進(jìn)行施工作業(yè)。對(duì)基坑上段采用放坡、下段采用噴錨網(wǎng)，通過(guò)這種聯(lián)合支護(hù)形式，能夠很好的對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)［3］。

2.2 從基坑深度來(lái)優(yōu)化深基坑支護(hù)方案

在基坑支護(hù)中，會(huì)涉及到懸臂樁的嵌固，且對(duì)其進(jìn)行嵌固的深度通常要達(dá)到其高度的倍數(shù)。而由于懸臂樁在進(jìn)行支護(hù)的過(guò)程中會(huì)涉及到彎矩的承載，且會(huì)出現(xiàn)側(cè)向性位置移動(dòng)，這將會(huì)對(duì)基坑周邊的環(huán)境帶來(lái)一定程度的影響，對(duì)此，在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格考量好基坑位移所產(chǎn)生的敏感度，若存在懸臂樁支護(hù)方案與實(shí)際施工支護(hù)有出入時(shí)，則可使用聯(lián)合支護(hù)方式達(dá)到支護(hù)效果。如在基坑上部采用噴錨支護(hù)，基坑下部采用排樁支護(hù)；或直接采用樁—錨桿支護(hù)形式進(jìn)行基坑支護(hù)，這兩種聯(lián)合支護(hù)方式不僅能夠解決懸臂樁無(wú)法達(dá)到的效果，更能有效減少施工資金的投入。此外，在支護(hù)施工過(guò)程中，還要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行全面檢測(cè)，確保安全后，方可進(jìn)行支護(hù)方案的應(yīng)用。

3 深基坑支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

3.1 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

在深基坑支護(hù)中，由于施工難度大、時(shí)間長(zhǎng)、條件差等不利因素，使得基坑工程具有較大的不穩(wěn)定性，根據(jù)不同施工環(huán)境、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境設(shè)施、以及氣候因素等，基坑支護(hù)會(huì)出現(xiàn)不同程度、不同類(lèi)型的安全問(wèn)題，因此，在基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)上，要做綜合性的考量。例如：基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)，要對(duì)地下水源或管線分布位置進(jìn)行明確勘測(cè)；要對(duì)周邊環(huán)境及建筑物進(jìn)行距離設(shè)定；對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)及尺寸進(jìn)行選擇等。同時(shí)，要求設(shè)計(jì)人員具備較強(qiáng)的綜合素質(zhì)及能力，不僅要有基坑支護(hù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、建筑工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，還要具有良好的安全質(zhì)量控制意識(shí)，時(shí)刻將安全與質(zhì)量作為方案設(shè)計(jì)的首選［4］。此外，對(duì)于可實(shí)施的支護(hù)方案要進(jìn)行必要的對(duì)比和篩選，在確保施工安全與施工質(zhì)量的原則上，綜合考量施工的難易性和經(jīng)濟(jì)性。

3.2 方案中設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化

①對(duì)于嵌固深度的優(yōu)化?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)中樁體的嵌固程度對(duì)支護(hù)效果影響較大，若嵌固深度不足，則會(huì)影響基坑的穩(wěn)定性；若嵌固深度過(guò)大，對(duì)于樁體材料的浪費(fèi)也大大增加，會(huì)提高支護(hù)成本。所以，在進(jìn)行嵌固深度設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要根據(jù)土質(zhì)的實(shí)際情況，既要保證安全性，又要盡量做到經(jīng)濟(jì)性［5］。②樁體的優(yōu)化。樁體之間的距離決定著支護(hù)效果。過(guò)為稀疏的樁體排列，將會(huì)加大土體的受力，極易出現(xiàn)土體滑落，失去支護(hù)能力的現(xiàn)象；若樁體間距過(guò)于稠密，則會(huì)使土體無(wú)法發(fā)揮自身的作用，也會(huì)極大的增加投入成本。因此，在進(jìn)行樁體排列設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行科學(xué)、合理的計(jì)算，調(diào)整好樁間距，以便使樁體結(jié)合土體，發(fā)揮出更大的支護(hù)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑與地下工程的增多，使得基坑工程逐漸增多、基坑深度不斷加大，這在一定程度上也使基坑支護(hù)的危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)一步提升。為此，應(yīng)當(dāng)在基坑工程作業(yè)前，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，選取出切實(shí)可行的優(yōu)化方案，唯有如此，才能使深基坑支護(hù)工程的穩(wěn)定性和安全性得以保證，也唯有如此，才能促使工程項(xiàng)目的施工得以順利進(jìn)行。

［1］肖武權(quán)，冷伍明.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法［J］.巖土力學(xué)，2007，06：1201～1204+1211.

［2］白曉峰.關(guān)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選和優(yōu)化設(shè)計(jì)探討［J］.門(mén)窗，2016，02：107～108.

［3］陳 宇.深基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法研究［J］.低碳世界，2016，14：149～150.

［4］羅金生，魏麗敏.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工的方案優(yōu)化［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2005，12：35～37.

［5］宮衛(wèi)民.深基坑支護(hù)方案優(yōu)選［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，S1：124～126.

TU753

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2095-2066（2016）28-0168-02

2016-9-22