深基坑支護結構設計的優化方法

于鵬濤 梅利芳

摘 要：近些年來，隨著城鎮人口數量的不斷增加，高層建筑以及地下空間的開發利用得到了很大的發展，基坑工程不斷朝著復雜化、深、大的方向發展，基坑結構支護技術在具體進行利用的時候，也逐漸趨向于綜合化。在地下建筑物不斷增多的背景下，新建地下工程難免會影響到原有的地下建筑物，基坑支護方案的合理選擇對于基坑支護工程的施工安全和質量有著直接的影響。所以，下面我們主要就深基坑支護結構在設計過程中所遇到的問題以及相應的優化辦法進行簡要分析。

關鍵詞：深基坑支護；結構設計；優化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.102

0 引言

在實際工作過程中不斷優化和完善深基坑支護結構設計，能夠從根本上確保施工的安全性。就施工企業方面而言，在對深基坑支護結構進行優化和完善后具有節能成本，使施工進度得到合理控制的優勢，同時還能夠將施工效率有效提升上來。在具體優化深基坑支護結構的時候則主要分為對設計思路的優化以及對計算方法的優化兩個方面，將其進行有效結合能夠是計算工作量的目標得到有效減少，進而從根本上保證深基坑支護結構設計的最優化。

1 設計環節深基坑支護結構所產生的問題

1.1 不能有效結合深基坑開挖的空間效應

在分析了開挖階段當中深基坑的監測數據來看，一旦在基坑當中產生了水平位移過大的情況，就會造成基坑四周向基坑內出現的水平位移呈兩邊小、中間大的情況，在基坑長邊居中的地方容易出現深基坑支護結構失穩的情況，所以能夠表明，基坑開挖屬于是空間方面的問題。之前在設計深基坑的時候通常都是將其視為平面應變來進行的，而就細長條坑而言，平面應變的假設具有一定的科學性和合理性，但是就其矩形和方形凹坑而言期間具有較大的差異性。因此，必須要在支護結構設計結構的空間處理的基礎上，假設在平面應變故障之前必須對其做出相應的調整，以至于在具體進行開挖的時候于空間效應吻合。

1.2 對土體缺乏科學取樣

在對支護結構進行設計之前，必須要對地基土樣品進行分析測試，對其物理力學作用做到全面掌握，進而為設計支撐結構提供相應的支持。通常情況下在開挖深基坑的時候，必須要嚴格按照國家相關標準做好鉆探取樣的工作，因此，需要隨機獲取土壤樣品。然而，在對地質結構進行考慮的時候具有一定的多邊性和復雜性。再者，土壤本身的真實性并不能通過土壤樣品完全反映出來，與之相配套的一些設計結構也無法完全與實際保持一致。

1.3 支護結構設計計算不符合實際受力

目前，在設計深基坑支護結構的時候，在計算支護結構受力情況的時候依然采用的是極限平衡理論，和實際施工差異相比，計算結構存在著一定的出入。實踐表明，從理論方面來講，部分支護結構在計算安全系數的時候利用極限平衡理論是可行的，然而在具體進行施工的時候卻會有意外產生；雖然部分支護結構計算出來的安全系數較小，有的甚至和相關規定不符，然而在具體施工環節卻具有一定的安全性。就深基坑支護結構而言，極限平衡理論屬于靜態設計方式的一種。然而，進行土體開挖卻屬于是動態平衡狀態，所以隨著時間的推移土體強度會有所下降，再者，還會有變形現象產生。但是，在具體計算支護結構設計的時候，通常會忽視這一環節。

2 深基坑支護結構設計的優化方法

2.1 優化設計思路

在對設計方案進行確定的過程中，除了要對施工現場的地形地質條件進行充分考慮之外，還要對其有關行業規定和法律法規進行考慮，從根本上保證深基坑支護結構設計方案的經濟安全以及科學合理性。在對支護結構設計方案進行優化的過程中，在進行支護方式選擇的時候需要與實際情況相結合。主要做法為：在深基坑支護施工當中，支護方式一般有重力式擋土墻支護結構、懸臂式支護結構以及混合式支護結構。所謂的重力式擋土墻支護結構其實就是利用自身重量來確保整體結構的平衡性，避免支護結構由于各方面的壓力而出現失穩的情況。懸臂式支護結構則是在基坑底部嵌入巖土，從而來支撐地面重量，確保結構的整體平衡性。主要用于土質狀況良好、基坑深度較淺的場地。而對于混合式支護結構來講，其基礎就是懸臂式支護結構，不同之處則在于前者需要增加錨桿來對結構進行支護，如擋土結構和錨桿等。通常情況下將錨桿固定在基坑防滑面的外部，可以穩固土體，所以該方式具有較高的穩定性。一般在規模較大但變形不大的深基坑當中應用的較多。

2.2 優化設計計算

在計算深基坑支護結構的時候有：①彈性地基量 m 法與彈塑有限單元法；②經歷平衡法與等值梁法。

第一種計算方法盡管對土體變形以及支護結構進行了考慮，但是其整體仍然不夠完善。比如，在計算的時候需要用到參數m，然而在確定m的時候卻有一定的難度，這主要是由于：由于不同地址條件的原因，在其取值范圍當中并不一致，且差距較大。在具體設計深基坑結構的時候，m只是一項彈性指標，不能直接計算支護結構的插入深度。大量實踐表明，在對懸臂樁支護結構進行計算的時候采用彈性地基量m法與實際測量得到的位移數據不符，所產生的誤差也較大，也就表示樁后土體變形并不在彈性范圍當中。

第二種計算方法在具體計算支護結構的內力以及插入深度的時候，主要是結合墻前后泥土壓力極限平衡條件來進行的。而在具體進行設計的時候該方法往往用不到，主要由于技術條件方面的原因，墻前后泥土壓力極限值很難準確測算出來，通常都是進行估算。再者，該方法對于支護結構以及土體變形等并沒有將其考慮在內，實際值和計算結構具有很大的差別，因為該方法較為較為簡單，在一些簡單的基坑挖掘當中可以使用。

3 結束語

總而言之，深基坑支護結構設計具有明顯的優化，在實踐中必須要給予充分的重視。作為建筑工程當中的基礎環節之一，對于深基坑支護結構必須要給予高度的重視，加強對先進技術的引用，同時還要在具體工作當中不斷優化設計方案，從根本上將工程建設質量提升上來。

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