摘要：城市的建筑物不断增多，为了满足人们的需求，出现了很多高层建筑物、地下空间等，在这些项目的建设过程中，相关从业人员应掌握深基坑支护结构理论及应用，从而保证建筑物的质量。基坑是建筑物施工中必须开挖的地坑，而深基坑的支护结构，能够保证深基坑在应用中，不容易受到损害。本文主要探究了深基坑支护工程特点，深基坑支护结构设计计算方法以及案例分析，以供参考。
关键词：深基坑支护；结构设计；计算方法
引言：深基坑支护问题已经成为建筑界的热点和难点之一，我国的很多城市或地区相继发生多起深基坑事故。造成基坑事故的原因有很多，其中基坑支护方案的设计就是其中一个重要的原因。基坑支护设计是一个半理论半经验的设计，如何确保基坑的稳定，满足周边环境的要求，并且在设计中尽量考虑多重因素，降低不可见因素的影响都具有重要的现实意义。
一、深基坑支护工程特点
1、风险性、临时性
深基坑支护工程是风险性较大的临时工程，具有较强的事故率。深基坑工程一般都是临时工程，安全储备相对较小，造成价较高，不确定因素较多，建设单位往往不愿投入较多的资金，因此风险性较大。深基坑工程施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常经历多次降雨，周边堆载，振动等许多不利条件，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。
2、差异性、个性
深基坑支护工程具有较强的差异性和个性。地质和水文地质条件的不同，自然条件的差别，都会造成基坑支护工程的差异性，即使是同一个城市，不同区域也有差异。同时，深基坑支护工程还与基坑相邻建筑物，构筑物及市政地下管网的位置，抵御变形的能力以及周围场地条件有关，使得每个基坑都要根据具体情况具体分析，进行专门设计。
3、综合性
深基坑支护工程是岩土工程，结构工程及施工技术相互交叉的学科，是多种复杂因素相互影响的系统工程，它涉及土力学中强度（或称稳定）、变形和渗流水3个基本课题，三者需要综合处理。有的基坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾，有的土中渗流引起土破坏是主要矛盾，有的基坑周围地面变形是主要矛盾。
二、深基坑支护结构设计计算方法
基坑支护结构的设计需要满足在承载力极限状态和使用极限状态下支护结构的安全，为此基坑支护结构的计算必须选用合理的计算方法。计算方法主要有以下几种：静力平衡法、等值梁法、弹性地基梁的M法。
1、静力平衡法
静力平衡法亦称自由端支承法，该法假定围护结构是刚性的，并可绕支撑点转动，围护结构的前侧产生被动土压力，后侧产生主动土压力，静力平衡法适用于围护结构的入土深度不太深即底端非嵌固的情况，此时围护结构由于土压力的作用而达到极限平衡状态。利用墙前后土压力的极限平衡条件来求插入深度，结构内力等。
2、等值梁法
单支撑（锚拉）埋深板桩计算，将其视为上端简支，下端固定支承，变形曲线有一反弯点，一般认为该点弯矩值为零，可把挡土结构划分为两段假想梁，上部为简支，下部为一次超静定结构，其弯矩图不变，该法称为等值梁法，实践表明，等值梁法计算板桩是偏于安全的，实际设计计算常将最大弯矩予以折减，折减经验系数为0.6-0.8。等值梁法基于极限平衡状态理论，假定支挡结构前后受极限状态的主被动土压力作用，但不能反映支挡结构的变形情况，即无法预先估计开挖对周围建筑物的影响，故一般仅作支护体系内力计算的校核方法。
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3、弹性地基梁M法
基坑工程弹性地基梁法取单位宽度的挡墙作为竖直放置的弹性地基梁，支撑简化为与截面面积，弹性模量和计算长度等有关的二力杆弹簧，弹性地基梁法中土对支挡结构的抗力用土弹簧模拟，地基反力的大小与挡墙的变形有关，即地基反力由水平地基反力系数同该深度挡墙变形的乘积确定，但是，工程实践表明，在软土中的悬臂桩支护计算计算采用M法，计算位移与实测位移有很大差异，实测位移是计算值的好几倍，另外，M法无法直接确定支护结构的插入深度，通常假定试算有很大的随意性。
三、案例分析
1、工程地质概况
某商业广场项目基坑深度13.45m。其地层结构为①层人工堆积之房渣土、碎石填土、重粉质粘土；②层沉积粘土、重粉质粘土、砂质粉土；③层粉质粘土、重粉质粘土、细砂、粉砂；④层细砂、粘质粉土、砂质粉土层、有机质粘土；⑤层粘质粉土、砂质粉土、有机质粘土；⑥层细砂、中砂、粘质粉土、砂质粉土、有机质粘土；⑦层粉质粘土、重粉质粘土、有机质粘土；⑧层细砂、中砂、重粉质粘土。
2、基坑支护结构设计
结合工程及地质情况可知，该工程所处地质情况较差，且场地狭小，周边市政管网较多，诸多不利因素给施工带来了极大的难度。为此，根据该场地的工程地质和水文地质条件，结合场地周围环境对位移要求条件、类似工程的设计与施工经验，经技术人员共同研究论证，采用土钉墙与预应力土层锚杆结合的复合土钉墙支护设计。
本工程选用的是土钉墙与预应力土层锚杆结合的复合土钉墙。在土钉支护体系中，土钉与土体共同作用，充分利用土体的自承能力和土钉与土体之间的摩擦力，约束土体的侧向变形，形成一种自稳性结构，既增强了土的主动受力能力，又增强了土体破坏的延性。
3、支护设计方案
根据现场实际情况和工程地质水文地质条件，采用土钉+预应力锚索的复合土钉墙支护，具体方案为：基坑设计深度13.45m，边坡放1：0.3的坡，沿基坑深度方向，设置土钉和预应力锚索9排，其中第3排、第6排为预应力锚索，其余各排为土钉，土钉7排，土钉为钻孔灌注钉，梅花形布置，水平间距为1.5m，竖直间距1.4m，第一排土钉距地面1.2m，每排土钉的端部之间通过加强筋相连，加强筋与土钉焊接在面层内钢筋网片外。面层采用φ6.5@150×150钢筋网，喷射混凝土，混凝土配比为：水∶水泥∶砂∶石子=0.5∶1∶2∶2，厚度8cm。
在预应力锚索水泥浆和面层混凝土强度达到70%后，进行张拉，腰梁采用16a槽钢，锁定荷载为150kN。在预应力锚索张拉完成后方能进行下一层的施工。
4、降水设计方案
根据招标文件、水文地质条件及现场条件，本工程采用管采用管井井点方案。设计管井井深18m，井径Φ300mm，孔径Φ600mm，滤水管采用无砂混凝土井管，管外填豆石或碎石滤料，滤料粒径1～3mm，降水井间距10.0m，共布置降水井60眼。在采用以上方案降水后，基坑开挖时仍有部分水未疏干，可采用明排降水方法：在基坑底沿基坑边开挖明排沟，宽50cm，深30～50cm，每100m设一眼集水井，集水井井深须低于明排沟50cm，并与明排沟相连，以汇集明排沟的来水。集水井中安泵，将来水抽出基坑。
四、结束语
基坑支护工程虽然是临时性支护，但其安全性、重要性是不容忽视的。就目前城市建设发展的速度而言，基坑工程将面对着更多未知的挑战和机遇。基坑支护方案的选择至关重要，不仅影响着施工进度、质量等，不恰当的支护方案也将造成很大的浪费和隐患。不同的支护方案适用于不同工况下的基坑，应灵活采用各种支护结构形式的长处，交互选用设计，才能达到更好地效果。
参考文献
[1]连明华.深基坑支护结构设计探讨[J].建筑知识：学术刊，2013年2期.
[2]黄镜华.深基坑支护结构设计理论及工程应用[J]. 科技信息，2013，35：696-697.
[3]周裕利，张远华.双排桩基坑支护结构设计方法及工程应用[J]. 广州建筑，2014，05：37-42.
论文作者:匡雁晨
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/18
标签：基坑论文; 工程论文; 结构论文; 粘土论文; 深基坑论文; 地基论文; 预应力论文; 《基层建设》2016年31期论文;