深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

王玲娟　陳建永

【摘要】近年來，城市建筑逐漸向著高層化方向發(fā)展，對(duì)建筑工程施工質(zhì)量也提出了更高要求。地下工程是建筑工程的重要組成部分，對(duì)于地下工程來說，深基坑支護(hù)工程屬于關(guān)鍵工程，其主要目的是為了維護(hù)基坑施工安全，為建筑工程后續(xù)施工奠定良好基礎(chǔ)。因此，加進(jìn)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工是確保其支護(hù)效果的重要方式?；诖耍疚难芯可罨又ёo(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，希望能為相關(guān)人員提供理論參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法

一、深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

（一）受力計(jì)算與實(shí)際情況存在差異

現(xiàn)階段，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，依然采用極限平衡理論進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際施工差異較大。實(shí)踐研究表明，部分支護(hù)結(jié)構(gòu)采取極限平衡理論對(duì)安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，理論上是可行的，但在實(shí)際施工中卻出現(xiàn)意外狀況；部分支護(hù)結(jié)構(gòu)盡管計(jì)算得出安全系數(shù)較小，甚至無法滿足相關(guān)規(guī)定要求，但在實(shí)際施工中卻比較安全。對(duì)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)來說，極限平面論屬于一種靜態(tài)設(shè)計(jì)方式，但土體的開挖卻處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)中，這種狀態(tài)下的土體強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移而慢慢發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)變形現(xiàn)象。然而，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，這部分內(nèi)容往往被忽視。

（二）未考慮基坑開挖產(chǎn)生的空間效應(yīng)

水平位移是由基坑附近向基坑內(nèi)進(jìn)行的，并且兩邊小、中間大。因此，在深基坑支護(hù)施工中，邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象通常產(chǎn)生于基坑長(zhǎng)邊的中部位置，這也就意味著深基坑開挖施工屬于空間問題。然而，過去在設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，一般將其作為平面應(yīng)變問題進(jìn)行處理，這種處理方式一般只適用于長(zhǎng)條形基坑；如果基坑形狀為長(zhǎng)方形或者正方形，這種處理方式則不夠恰當(dāng)。在設(shè)計(jì)階段，如果要將深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)假設(shè)為平面應(yīng)變，則需要根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，確保其滿足基坑開挖的空間效應(yīng)要求。

（三）對(duì)土體缺乏科學(xué)取樣

在設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)之前，需要分析并測(cè)試地基土樣品，全面掌握土體本身的物理力學(xué)作用，繼而給予支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一定的依據(jù)。一般在深基坑的開挖范圍中，需要根據(jù)國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉆探取樣，所以，應(yīng)該對(duì)土壤樣品進(jìn)行隨機(jī)獲取。但是，考慮到地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性和多變性，同時(shí)，土壤樣品并未完全地反映土壤本身的真實(shí)性，與之配套的一些設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也不能和實(shí)際相符合。

二、深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

（一）優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，不僅要考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地質(zhì)條件，還要考慮相關(guān)法律法規(guī)和行業(yè)規(guī)定，確保深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)安全。在優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況合理選擇支護(hù)方式。具體措施是：在深基坑支護(hù)工程施工中，支護(hù)方式通常包括懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、混合式支護(hù)結(jié)構(gòu)以及重力式擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)這三種。懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是通過將巖土嵌入到基坑底部，以此對(duì)地面重量起到支撐作用，維護(hù)結(jié)構(gòu)整體平衡性。對(duì)基坑深度較淺且土質(zhì)狀況良好的場(chǎng)地，通常選用這一支護(hù)方式；混合式支護(hù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，不同之處在于前者增加錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)，如錨桿以及擋土結(jié)構(gòu)等，錨桿一般在基坑防滑面外部進(jìn)行固定，能夠?qū)ν馏w起到有效穩(wěn)固作用，因此，這種支護(hù)方式穩(wěn)定性更高。對(duì)變形不大但規(guī)模較大的深基坑來說，采取這一支護(hù)方式效果比較理想；重力式擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是通過本身重量來維持結(jié)構(gòu)整體平衡，防止因各方面壓力導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

深基坑支護(hù)過程中，因?yàn)槭┕さ碾y度非常大，同時(shí)，所需要的時(shí)間也比較長(zhǎng)，加之，施工條件較差，導(dǎo)致基坑工程的開展具有一定的不穩(wěn)定性，按照施工環(huán)境和地質(zhì)條件與周圍的環(huán)境設(shè)施等不同因素，基坑支護(hù)的實(shí)施也會(huì)出現(xiàn)或多或少地安全問題，所以，設(shè)計(jì)基坑支護(hù)的方案時(shí)，需要進(jìn)行綜合考慮。比如，設(shè)計(jì)基坑支護(hù)的方案，需要明確勘測(cè)地下水位和管線的分布位置、基坑周圍環(huán)境、基坑與周邊建筑物之間的距離；從而選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和支護(hù)結(jié)構(gòu)具體的尺寸。用這樣的方法具體分析并判斷，決定選擇哪一種結(jié)構(gòu)方案，最終分析出這一方案的運(yùn)用能否確保經(jīng)濟(jì)性和節(jié)約性。與此同時(shí)，需要設(shè)計(jì)人員具有比較專業(yè)的技能和綜合素質(zhì)，需要具備豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，具有安全控制的意識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，將安全問題和質(zhì)量問題作為重中之重。除此之外，要仔細(xì)篩選能夠被實(shí)施的方案，保障施工安全與質(zhì)量的基礎(chǔ)上行，考量難易性以及經(jīng)濟(jì)性。

三、結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)城市建設(shè)逐漸增多，超深超高建筑也一直在不斷地增加，深基坑支護(hù)的施工技術(shù)得到一定發(fā)展。同時(shí)，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工也迎來了很大的挑戰(zhàn)。一些深基坑工程在設(shè)計(jì)施工過程中具有較大的風(fēng)險(xiǎn)，并且施工難度較大，會(huì)導(dǎo)致在基坑開挖過程中基坑周邊土體出現(xiàn)位移或者沉降過大，嚴(yán)重影響周圍建筑物的安全，給施工帶來很大的損失，對(duì)工程的工期也造成一定的影響。所以，隨著科技的快速發(fā)展，建筑技術(shù)也在不斷發(fā)展，施工工藝也在不斷地創(chuàng)新，設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)深基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視，為確?；邮┕み^程中的安全性，必須采取合理有效的支護(hù)措施，以免發(fā)生基坑破壞事故。