淺析地下工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳小潔

身份證號(hào)：420901198904291120

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淺析地下工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳小潔

身份證號(hào)：420901198904291120

本文對(duì)地下工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性進(jìn)行了闡述，然后討論了深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則與要點(diǎn)，最后提出了需要注意的問(wèn)題，以供參考。

地下工程；深基坑支護(hù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，不僅讓城市高樓林立，也使得建筑的地下工程呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)頭，以做到有限的城市空間得到充分地利用?？墒?，在建筑地下工程的時(shí)候，就需要面對(duì)深基坑工程。所謂的“基坑”，就是指工程施工的時(shí)候，需要開(kāi)挖的地坑，主要包括有高層、多層的房屋建筑物的地下室工程，地下市政管網(wǎng)、地鐵等市政工程以及地下車(chē)庫(kù)等建筑物工程。為了使這些建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)受到周?chē)h(huán)境的影響而遭到損毀，就需要采取支護(hù)結(jié)構(gòu)。而對(duì)于地下工程深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則要結(jié)合實(shí)際的工程的需要。

1 地下工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

由于市政工程地下空間開(kāi)發(fā)基坑開(kāi)挖主要集中在房屋和生命線(xiàn)工程相對(duì)密集的區(qū)域，因此，對(duì)于市政工程地下空間開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行基坑開(kāi)挖的時(shí)候，通常是不存在放坡施工條件的，所以，為了使得深基坑工程更好、更安全的進(jìn)行施工，在基坑工程開(kāi)挖時(shí)勢(shì)必需要進(jìn)行一定的支護(hù)措施加強(qiáng)?；又ёo(hù)建設(shè)是其中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于整體地下施工環(huán)境的安全性和施工質(zhì)量有著重要保障，能夠確保地面環(huán)境的安全性，對(duì)于地面起到重要的支撐作用，還能有效避免地下水滲漏問(wèn)題。然而，基坑工程施工是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)、高難度的項(xiàng)目，一旦出現(xiàn)問(wèn)題不僅會(huì)延誤工期造成經(jīng)濟(jì)損失而且嚴(yán)重的事故后果還可能會(huì)導(dǎo)致人員傷亡。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)多起深基坑事故原因的調(diào)查分析，深基坑的施工和設(shè)計(jì)缺陷是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因，其中設(shè)計(jì)缺陷約占40%?；又ёo(hù)的目的是確?；颖诒旧淼姆€(wěn)定和施工安全，確保相鄰的建筑物、周?chē)叵鹿芫€(xiàn)的安全；便于基坑開(kāi)挖施工及地下工程建設(shè)。因此，研究地下空間施工的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 地下工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

目前國(guó)內(nèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的種類(lèi)很多，因?yàn)椴煌闹ёo(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型所采用的施工工藝和材料不同、因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較清晰，不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的剛度、滲透阻力，施工的復(fù)雜性及其對(duì)周邊環(huán)境的影響等各不相同，因此，在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)符合安全、經(jīng)濟(jì)、合理、適用的原則，根據(jù)深基坑的大小、性質(zhì)、工期要求、成本和變形要求等進(jìn)行靈活的選擇，方案確定之前多比較，努力實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理的目標(biāo)。

支護(hù)結(jié)構(gòu)選型安全是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的核心問(wèn)題，不僅應(yīng)該考慮支持系統(tǒng)本身的安全性，以確保成功的挖掘，與此同時(shí)還要確保周?chē)Y(jié)構(gòu)物以及地下管道的正常使用。經(jīng)濟(jì)性不僅僅指的是支持結(jié)構(gòu)本身的成本，還應(yīng)考慮到包括施工工期和施工安全等各個(gè)方面的綜合經(jīng)濟(jì)效益。良好的支持系統(tǒng)，應(yīng)該因地制宜，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。深基坑支護(hù)工程具有臨時(shí)的特點(diǎn)，工程建設(shè)，除了最大利益的擴(kuò)張，也需要最大限度地降低施工成本，因此，設(shè)計(jì)師需要充分結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，在保證深基坑的穩(wěn)定性的同時(shí)，最大限度擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)和安全效益。

3 地下工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

（1）確定合理的深基坑支護(hù)安全等級(jí)

影響深基坑安全等級(jí)的主要因素除了深基坑開(kāi)挖的深度以外，工程深基坑所在地的周邊環(huán)境條件以及水文地質(zhì)條件也對(duì)其至關(guān)重要。根據(jù)這些因素來(lái)確定深基坑側(cè)壁的安全等級(jí)，可以對(duì)深基坑的支護(hù)方法加以初步的選定。

（2）確定合適的深基坑支護(hù)形式

深基坑支護(hù)系統(tǒng)的選擇是至關(guān)重要的，它很大程度上決定了項(xiàng)目的成本和工期。支護(hù)方案選擇是為了讓深基坑工程在安全的前提下總成本最低。通常根據(jù)周邊環(huán)境的嚴(yán)峻程度、深基坑開(kāi)挖深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定支護(hù)模式；支護(hù)方式的確定也要考慮不同環(huán)境條件約束下的深基坑或深基坑各邊不同的“安全度”。國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ311-2013）明確劃分出了不同安全等級(jí)基坑側(cè)壁相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)選型和重要性系數(shù)。

（3）選用合理的土力學(xué)參數(shù)

土體物理參數(shù)的選擇非常復(fù)雜，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果不能準(zhǔn)確地對(duì)低級(jí)土體的物理力學(xué)參數(shù)取值，其設(shè)計(jì)結(jié)果將會(huì)受到非常大的影響。土力學(xué)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明，內(nèi)摩擦值的誤差如果是5°，那么最后產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力則不相同，導(dǎo)致開(kāi)挖后土體與原土體的內(nèi)凝聚力差別更大。支護(hù)土體的土力學(xué)參數(shù)的選用對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算有重要影響，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)成果合理選用。

（4）明確選用的支護(hù)形式結(jié)構(gòu)方案

適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)形式，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案，計(jì)算模型符合實(shí)際的應(yīng)力特點(diǎn)，是確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)，具體地說(shuō)，我們的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案包括周?chē)临|(zhì)的支護(hù)設(shè)計(jì)、深基坑內(nèi)降水井道口的分布規(guī)劃、深基坑降水的止水帷幕設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面。要想獲得合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案必須通過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較。也就是說(shuō)，在現(xiàn)有的施工技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)所有深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性分析。在最終的方案脫穎而出后，對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

3 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

（1）在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面至今沒(méi)有一種精確的計(jì)算方法。我們?cè)谶M(jìn)行土壓力計(jì)算時(shí)，庫(kù)倫和朗肯理論仍然是土壓力分布的確定理論。然而無(wú)論采用庫(kù)倫土壓力理論還是朗肯土壓力理論都是在一定的理想假設(shè)條件下，在計(jì)算中忽視了深基坑內(nèi)外通常存在較大水位差的實(shí)際情況，忽視了滲流效應(yīng)對(duì)土壓力的影響。計(jì)算結(jié)果與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力相差太大，既不安全也不經(jīng)濟(jì)。因此，施工人員要收集有價(jià)值的施工技術(shù)數(shù)據(jù)，建立新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法，解決臨時(shí)與永久支護(hù)機(jī)構(gòu)、水結(jié)構(gòu)與受力結(jié)構(gòu)、支護(hù)結(jié)構(gòu)型式與深基坑開(kāi)挖方式的問(wèn)題，增強(qiáng)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合處理能力。

（2）建筑深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是很容易發(fā)生變形的，而支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形又是影響深基坑安全性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。至于到底是哪些條件致使建筑深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，其實(shí)主要包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的具體布置、結(jié)構(gòu)所選材料的剛度、土質(zhì)以及地下水、施工技術(shù)以及管道和線(xiàn)路等多個(gè)方面。因此，在深基坑開(kāi)挖之前或者在支護(hù)在后，首先都要在設(shè)計(jì)上考慮到變形設(shè)計(jì)，以保證施工的進(jìn)程中不會(huì)對(duì)其周邊建筑物和地下管線(xiàn)等造成破壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地下工程基坑支護(hù)工程建設(shè)，是我國(guó)城市不斷發(fā)展的必然趨勢(shì)，其工程規(guī)模將會(huì)越來(lái)越大?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)是一種特殊的工程構(gòu)筑物，它具有復(fù)雜性、可變性和臨時(shí)性的特點(diǎn)，必須做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與社會(huì)的不斷進(jìn)步，對(duì)市政工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的要求越來(lái)越高，因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及自身的專(zhuān)業(yè)水平在進(jìn)行市政工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行有效的創(chuàng)新，使設(shè)計(jì)出的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步滿(mǎn)足市政工程的建設(shè)需求，從而也能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的建設(shè)效果。

［1］馬春燕.地下工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)分析［J］.價(jià)值工程，2013，29：108-109.

［2］陳麗萍.地鐵深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析［J］.鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2010，02：24-27.