深基坑支护结构优化方案设计

2来越多的建筑企业的目光朝向高空和地下，因此许多高大建筑物在地下的层数越来越多，致使深基坑的深度变深，因此所投入的资金也增加了不少，这就给工程且也带来了不必要的经济损失和工作。要做到深基坑工程的安全可靠和经济划算，就需要建筑企业原有的工程经验的基础上，发展新的深基坑支护结构的优化方案设计来解决这一问题。只有使用更加合理、高效、科学的深基坑支护结构优化方案，才能够既保障了深基坑工程的安全又使得工程造价经济节约而且深基坑工程有一定的可行性，为未来的深基坑工程的建设打好有利的基础。一、深基坑支护结构工程在我国的现状这些年来，深基坑支护结构工程的设计技术一直是我国建筑行业所面临的技术难题之一，它是一个包含了很多方面知识的建筑工程。深基坑支护结构的设计工程以及施工工程都是在实践中慢慢完善的。随着改革开放的进行，建筑行业的快速崛起。建筑物的密度越来越大，高度越来越高，地下的层数越来越多。这些新出现的挑战，对深基坑支护结构工程的要求就越来越大，但是由于技术方面的欠缺，出现了由于深基坑质量不过硬造成的事故发生。当前的我国深基坑支护结构工程的现状有如下几个特点：境保护、人们利益等因素影响下，越来越多的建筑企业将建筑目标朝向了地下空间。在改革开放的初始阶段，在我国的大城市中也很难见到地下室，更不用谈中小型城市，但是，在现在的许多大城市甚至中型城市，地下 3～4 层已属常见，6～7 层的建筑也时有发现，这些建筑的普遍深基坑深度有时候都超过地上的建筑高度。于高大建筑物的建设不能和建设核电站、水电站等重要基础设施相比，对于核电站、水电站等的建设可以在广阔地域中来选择比较优越的地形来进行建设，但是对于城市建设，它只能根据城市规划的要求和需要来进行建设，所以，这通常导致深基坑支护结构工程选择的地质条件不过硬甚至很差。样由于现代大都市快速发展，城市剩余能够使用的地皮面积越来越少。很多情况下，建筑企业在基坑周边已经建成或正在建设或者紧邻重要城市建筑的地方再次进行深基坑支护结构工程的建设，这存在着不能保证自身建筑安全可靠的问题，也不能做到对周围建筑物的安全的保障。个原因是因为在地下建设施工，很多地下的土壤层性质并不能用地上的常用方法来进行有效的测定，导致地下工程的实施不能像地上一样的实施；另一方面，对于深基坑支护结构工程的相关理论目前并不完善，导致在不同的地质条件下的建设过程中，所带来的计算方法有所区别，而且由于一些建筑企业本身的偷工减料，建设豆腐渣工程，这些都使得很多深基坑工程的基坑事故频繁发生。二、）深基坑的大小、面积、深度、宽度等；（2）深基坑支护结构在地下所要承受的压力；（3）深基坑支护结构工程施工地点的地下土壤情况和水的走向情况；（4）深基坑支护结构工程施工地点的周边的环境条件；（5）建筑物的结构工程对于深基坑支护结构本身的结构需求；（6）深基坑支护结构工程如何开始挖掘以及如何排地下水；（7）建筑物未来的住户对深基坑支护结构的要求。深基坑支护结构优化方案的选择要考虑到深基坑开始挖掘时有关土壤以及土壤中地下水等造成的影响，所以深基坑支护结构方案的选择要根据施工地点的地下土壤情况、深基坑的挖掘深度等因素综合考虑并选择合适的深基坑支护结构方案，下表是常见的部分深基坑支护结构方案的使用条件和特点：序号 结构形式 适用条件和特点1 土钉墙 快速容易，经济实用， ，深基坑深度一般不超过 15 米，对于软土基坑来说，不适用2 水泥土墙 采用搅拌桩或旋喷相互组合，适用于基坑深度不超过 6 米3 排桩 适用于规模较小的基坑，排桩桩顶要求不是很严格的基坑4 双排桩 刚度大，可不支撑，尤其可以在由于地底下障碍物不能施工的情况下进行5 地下连续墙 整体性比较好，比较适合于深基坑的基坑深度不深、地下情况较差的地下条件6 桩墙内支撑 适用于软土地区，可以做到对位移以及支护结构变形有效控制，但是基坑内挖土时，该保证其工程过程中不出现基坑支护结构极限状态，这是深基坑支护结构设计原则的基本目标和要求。基坑支护结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态，它们的定义如下：（1）承载能力极限状态：深基坑支护结构达到了最大承受能力或者深基坑失去了稳定性，导致土壤体或深基坑支护结构受到破坏。（2）正常使用极限状态：深基坑支护结构的变形，造成对已深基坑工程周边环境的破坏，并产造成了不好的后果。在深基坑支护结构的设计中，不仅要保证深基坑支护结构的稳定性还要不破坏周边环境和设施的安全，要做到不发生承载能力极限状态和正常使用极限状态。建筑物总平面配置、基坑开挖范围及深度、工程勘察资料、建设单位要求、相关规范及技术标准等方面进行调查收集资料；然后分析周边现状建筑物状况、周边管线状况、周边交通状况、相邻地区基坑设计施工经验、主体结构配置要求；根据这些分析，对基坑安全等级、岩土参数选取、重要性参数进行设计，完成初步设计，在初步设计完成以后，进行对支护开挖、基坑降水或排水方案的设计，最后进行稳定性的运算，如果满足强度控制、变形控制，那么再进行施工图的设计。其能够具有一定的可靠性、先进性，并且能够对施工进行可行性的分析。深基坑支护结构方案的设计不能对周边环境造成不良影响。深基坑支护结构工程的施工工期要和以前的深基坑支护结构工程工期进行分析对比，并分析其深基坑支护结构的工程所带来的工程经济效益。以将深基坑工程的优化方案的设计分为 2 个阶段。一个为深基坑支护结构方案的选择阶段，另一个为施工实施的设计阶段。其中支护结构方案的选择阶段主要是设计多种深基坑挖掘以及如何支护的方案，并由深基坑工程所要得到的效果和结果来进行选择对应的方案，并最终能从中选出一个比较好的方案来实施。而对于施工设计阶段，要求其在保证深基坑支护结构安全可靠的前提下，尽量使得工程地质条件良好，如地形平坦，岩土层层序清晰，底层结构简单等。三、结语深基坑支护结构工程是一个较为复杂且科学要求较高的建筑工程，因为其涉及的领域知识非常多，所对于深基坑支护结构工程来说，如何选择优良的设计方案是非常重要的。文章主要通过分析当前我国普遍深基坑支护结构工程中的现状和存在的问题，提出了几条关于深基坑支护结构优化方案设计的设计建议，旨在为我国以后的深基坑支护结构工程的优化设计事业作出贡献。（作者单位：广西岩土力学与工程重点实验室，桂林理工大学土木与建筑工程学院）