深基坑支護優(yōu)化設計研究

李秀蘭 劉悅

在工程項目開發(fā)中，為了提高建筑的容積率，建筑的高度和深度都在不斷增加，比如地下車庫、地下室等的構建。為了確保建筑的安全性和穩(wěn)定性，在施工中需要擴大深基坑開挖的規(guī)模，這樣深基坑的施工難度、成本都會提高，進而提高了施工問題的出現(xiàn)率，所以在進行深基坑支護結(jié)構設計時，需要進行相應的優(yōu)化和改進。

一、深基坑支護特點

1.規(guī)模較大。受建筑用地面積的限制，高層和超高層建筑逐漸增多，為了確保建筑的穩(wěn)定性和安全性，深基坑工程施工的規(guī)模在不斷增加。

2.影響較大。基坑開挖會涉及到地下水位、管道鋪設以及市政工程建設等多方面的問題，所以深基坑工程對附近范圍內(nèi)的影響是非常大的。

3.支護種類多元化。深基坑支護技術是深基坑工程的基礎所在，它對于深基坑工程來說意義重大。經(jīng)過不斷的研究和創(chuàng)新，深基坑支護技術得到了很大的發(fā)展，現(xiàn)階段常用的深基坑支護技術已經(jīng)超過了10種，為我國的深基坑工程提供了更多些選擇。

二、影響深基坑支護方案的因素分析

1.環(huán)境因素：（1）附近建筑和設施：建筑深基坑施工多是在城市中心區(qū)域的施工，周邊有很多建筑物和管線，所以在具體設計和施工中必須考慮到這一方面因素的影響。（2）地質(zhì)條件和水文條件，比如地層構造、土質(zhì)、巖層等等；基坑現(xiàn)場的地下水情況，如地下水位、分布、水流走向、流速等等；地下障礙物、如暗流、地下構筑物等等。（3）施工條件與設計方案是密切相關的。比如施工環(huán)境、交通條件、施工材料的存儲等等。

2.主體工程因素：建筑深基坑支護設計前要全面熟悉、了解主體工程的相關資料，包括規(guī)模、結(jié)構形式、施工方式以及使用要求等。

3.基坑的形狀、深度和寬度等因素。

4.基坑支護結(jié)構的載荷因素，包括側(cè)向載荷、垂向載荷、地震載荷、地面超載、風載的因素。

5.現(xiàn)已應用的各種支護技術的特點和適用范圍以及當?shù)厥┕り犖槌Ｓ玫氖┕し椒ā⑹┕ぴO備及施工技術等情況。

三、建筑深基坑支護結(jié)構類型

1.地下連續(xù)墻支護結(jié)構

地下連續(xù)墻支護技術的應用效果直接決定了深基坑工程的穩(wěn)定性和安全性。地下連續(xù)墻結(jié)構是由許多緊密聯(lián)系的墻段組成的，為了確保墻段的連續(xù)施工質(zhì)量，在墻段的接口處需要使用鎖口管技術，該技術具有良好的剛度和防滲漏性能。該鎖口管技術可有效應用在各種情況下的深基坑施工建設中，該技術在應用時不僅應用效果好，并且還不會影響附近的建筑環(huán)境。

2.排樁圍護結(jié)構

在實際的深基坑支護作業(yè)中，技術人員需要采用排樁圍護的方法，并且技術人員所用的排樁需要由鋼筋混凝土構建而成，整個施工過程需要嚴格遵守相關的施工要求和標準，進行科學規(guī)劃。并且施工人員還需要提高對鋼筋混凝土挖孔這一環(huán)節(jié)的重視，做好對所有細節(jié)部分的處理。

3.土釘墻支護結(jié)構

所謂的土釘支護施工技術就是通過應用土釘之間所產(chǎn)生的相互作用力來加固深基坑的邊坡。這種支護方式可以在很大程度上增加深基坑的穩(wěn)定性，而且能夠保證深基坑整個土層的整體性。但是，這種施工技術對于土釘?shù)倪\用要求難度很高，如果在地下室工作，稍微出現(xiàn)失誤。就會造成土層的變形。

4.鋼板樁支護方式

在鋼板樁支護應用的過程中，需要將其擋水優(yōu)勢最大化。與其它地基支護方式進行比較，鋼板樁支護方式的優(yōu)點還是非常多的。在具體的應用過程中，技術人員需要做好以下幾個方面的工作：鋼板支護所用的鋼材料是有一定要求的，必須具備鉗口和鎖口；在采購鋼板時，需要嚴格管控鋼板的材質(zhì)，地基坑施工所處施工環(huán)境相對比較復雜，容易出現(xiàn)腐蝕問題，所以技術人員選擇的材料必須考慮這一方面問題的影響，只有這樣才能保證鋼板樁支護的施工質(zhì)量。在施工中，技術人員需要使用熱軋型鋼材料；對于鋼板切割環(huán)節(jié)來說，施工人員需要按照相關的施工計劃和規(guī)定來焊接成既定的鋼板墻。在進行該基底支護結(jié)構的應用中，鋼板的面積相對比較大，所以施工難度比較大，技術人員必須考慮到這一問題。

5.護坡樁支護施工

在實際的護坡建設中，基本都會選擇護坡樁來完成對護坡的保護。護坡樁施工不僅施工效率高，對環(huán)境的污染小，并且該技術的應用范圍非常廣，可以適用于各種地質(zhì)條件。具體的施工工序為：在施工中先用螺旋鉆機來完成鉆孔的鉆設，然后把漿液由孔底壓入孔內(nèi)，當漿液達到既定位置后，就可以取出鉆桿，然后在孔內(nèi)放入鋼筋籠和骨料，但是需要注意，還需要根據(jù)實際的施工情況進行高壓補漿作業(yè)。

6.層錨桿施工技術

該種支護技術在施工中需要先按照施工計劃來鉆出相應的孔洞，并注入水泥漿，以完成泥漿護壁的制作，之后就需要穿入鋼絞線，對鉆孔進行補漿，直到泥漿達到既定位置就可以進行鎖定。但是在實際施工中需要注意以下幾點：第一，工程開始時需要先進行錨桿位置的設定和測量，以確保錨桿鉆機在施工中可以正常使用，當錨桿鉆機達到既定的位置后，還需要根據(jù)具體的施工要求來調(diào)整鉆桿的位置，調(diào)整好后才可以鉆孔。第二，如果在鉆進中碰到障礙物，需要及時停止鉆孔，并與技術人員進行協(xié)商，只有將其有效處理后，才能繼續(xù)進行鉆進作業(yè)，禁止出現(xiàn)盲目鉆進的行為，以免損壞錨桿鉆機，同時還需要檢查隱蔽工程的質(zhì)量，以免留下質(zhì)量隱患。

四、支護細部優(yōu)化

1.模型選擇

在選擇計算模型時需要結(jié)合具體的地質(zhì)條件和水文條件，如果下部土層的地質(zhì)較好，一般都選擇自由端法（簡支梁）。在當下的基坑支護結(jié)構內(nèi)力計算中常用的方法有：簡支梁法、等值梁法、塑性鉸法等。簡支梁法和等值梁法多用于單錨樁支護的計算。這兩種方法各有優(yōu)劣。簡支梁法中樁墻需要在主動土壓力、被動土壓力和錨固力的綜合作用下，才能保持平衡，在此過程中樁需要充當簡支梁，基坑底下的樁充當簡支端，然后樁沿著簡支端進行轉(zhuǎn)動，而錨固力作用點則充當支點。之后通過橫向力平衡方程和對錨固力點（或樁底端）的力矩平衡方程求出錨固力和樁的嵌固深度。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，簡支梁法在理論力學上是成立的，但是與材料力學則是有所不符的，如果使用這一方法，計算出的錨固力要遠遠超過實際情況，導致樁身的截面積過大，進而導致浪費問題的出現(xiàn)。等值梁法中的固定端為基坑底下部的樁，輥軸支座為錨固力點，鉸支座由反彎點充當，然后通過反彎點處力矩平衡方程計算出錨固力和嵌固深度。但是其計算出的樁嵌固深度要超過實際需求，所以在施工中要結(jié)合實際情況進行調(diào)整。

2.優(yōu)化支護結(jié)構設計參數(shù)

優(yōu)化支護結(jié)構設計參數(shù)，比如樁徑、間距、嵌固深度等等。樁徑和樁間距與支護結(jié)構的穩(wěn)定性和成本密切相關。樁徑越大，基坑變形越小，但是到達一定程度后，影響是非常小的，如果樁徑過大，就會提高施工的成本。樁間距過大，會導致基坑變形嚴重，如果較小則會提高施工的成本，所以必須合理設置樁間距，在保證基坑穩(wěn)定的前提下，盡可能降低工程的造價。常用的樁嵌固深度方法有:嚴格按照相應的標準和規(guī)范來進行嵌固深度值的確定;然后對數(shù)值進行驗證，查看其是否符合相關的要求，如果不合理，則需要及時修改。

五、結(jié)語

總之，在工程施工作業(yè)中，通常需要開挖深基坑。然而，為了確保深基坑的安全性和科學性，需要對其設計方案不斷優(yōu)化。在這個過程中，需要對土層、周圍建筑和地下管線等分布等因素予以充分考慮，從而提升二次優(yōu)化的精準度。