深基坑支護優化設計研究

李秀蘭 劉悅

在工程項目開發中，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定性，在施工中需要擴大深基坑開挖的規模，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率，所以在進行深基坑支護結構設計時，需要進行相應的優化和改進。

一、深基坑支護特點

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

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。經過不斷的研究和創新，深基坑支護技術得到了很大的發展，現階段常用的深基坑支護技術已經超過了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）地質條件和水文條件，比如地層構造、土質、巖層等等；基坑現場的地下水情況，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，包括規模、結構形式、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.基坑支護結構的載荷因素，包括側向載荷、垂向載荷、地震載荷、地面超載、風載的因素。

5.現已應用的各種支護技術的特點和適用范圍以及當地施工隊伍常用的施工方法、施工設備及施工技術等情況。

三、建筑深基坑支護結構類型

1.地下連續墻支護結構

地下連續墻支護技術的應用效果直接決定了深基坑工程的穩定性和安全性。地下連續墻結構是由許多緊密聯系的墻段組成的，為了確保墻段的連續施工質量，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境。

2.排樁圍護結構

在實際的深基坑支護作業中，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，進行科學規劃。并且施工人員還需要提高對鋼筋混凝土挖孔這一環節的重視，做好對所有細節部分的處理。

3.土釘墻支護結構

所謂的土釘支護施工技術就是通過應用土釘之間所產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的運用要求難度很高，如果在地下室工作，稍微出現失誤。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，地基坑施工所處施工環境相對比較復雜，容易出現腐蝕問題，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；對于鋼板切割環節來說，施工人員需要按照相關的施工計劃和規定來焊接成既定的鋼板墻。在進行該基底支護結構的應用中，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，當漿液達到既定位置后，就可以取出鉆桿，然后在孔內放入鋼筋籠和骨料，但是需要注意，還需要根據實際的施工情況進行高壓補漿作業。

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，還需要根據具體的施工要求來調整鉆桿的位置，調整好后才可以鉆孔。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商，只有將其有效處理后，才能繼續進行鉆進作業，禁止出現盲目鉆進的行為，以免損壞錨桿鉆機，同時還需要檢查隱蔽工程的質量，以免留下質量隱患。

四、支護細部優化

1.模型選擇

在選擇計算模型時需要結合具體的地質條件和水文條件，如果下部土層的地質較好，一般都選擇自由端法（簡支梁）。在當下的基坑支護結構內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。經過研究發現，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。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，所以在施工中要結合實際情況進行調整。

2.優化支護結構設計參數

優化支護結構設計參數，比如樁徑、間距、嵌固深度等等。樁徑和樁間距與支護結構的穩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范來進行嵌固深度值的確定;然后對數值進行驗證，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、結語

總之，在工程施工作業中，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，從而提升二次優化的精準度。