（山西冶金岩土勘察总公司第一分公司 山西 临汾 043001）
【摘 要】本文旨在分析深基坑支护工程的设计、施工与监测方法，介绍了等值梁法、有限单元法的计算方法，钻孔灌注桩与锚杆的施工方法以及施工各种仪器设备开展的监测方法，从而促进深基坑支护工程的开展。
【关键词】深基坑支护工程；等值梁法；有限单元法；钻孔灌注桩；锚杆
【中图分类号】TU473 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）10-0116-02
1.前言
随着我国经济水平的不断增长，我国城市建设的步伐也越来越快，由于城市用地越来越紧张，开发商通过开展地下工程，如地下停车场、地铁、地下商场与仓库等等，来提升建筑空间的利用率。基坑工程是有效开展地下建筑的方法，通过开挖基坑、施工降水、四周围挡以及施工环境的道路、地下管道的检测与维护操作来提升地下工程的顺利安全高效施工。但是总的来看，基坑工程的事故概率要比建筑主体工程高处很多，尤其是在深基坑工程中，更是由于各种不确定的因素存在，导致深基坑工程的事故频发。所以针对深基坑支护工程的设计、施工、监测方法的研究，对于提升深基坑施工安全度、训练施工人员的安全技能而降低深基坑施工发生概率来说，具有非常重要的现实意义。
2.深基坑支护工程的设计方法
针对深基坑支护工程的设计来说，常见的设计方法有基于土压力极限平衡理论的等值梁法和有限单元法。
其中土压力极限平衡理论是传统的深基坑支护工程使用的方法，是在不考虑挡土结构发生变形的前提下，假设支护工程的前墙压力等于被动土压力、后墙压力等于主动土压力，而后按照静定问题来对整个问题进行求解。在计算土压力极限平衡理论时，假设挡土结构的承载力在未达到极限状态下支护结构没有发生位移，达到极限承载力之后，挡土结构两侧土体将会发楔形结构的剪切破坏，并且，挡土结构两侧的材料正应力与剪切破坏力的关系如下：
图1 破坏状态正应力与剪应力的关系图
等值梁法在深基坑支护工程的设计阶段计算支护工程中的挡土结构内力变化应用非常广泛，在使用等值梁法来计算支护工程挡土结构内力时，首先要确定反弯点所在，在理论层面确定反弯点时有以下理论作支撑：（1）挡土压力强度零点即为反弯点；（2）基底与墙体交汇处即为反弯点；（3）根据挡土结构标准贯入度N来确定基底下x的反弯点。在支护工程采取多道支撑时，反弯点位置可按照以下表格进行确定。
而单元刚度矩阵公式为：
根据变形协调条件，将每个单元刚度矩阵集成为整个结构的总刚度矩阵即可，而后在计算简图中将对应地基弹性系数K值进行叠加，在静力平衡条件下，假如{R}为荷载矩阵，为位移矩阵，则机能得到基本平衡方程如下：
通过等值梁法或有限单元法来在深基坑支护工程设计阶段对挡土结构、墙体的应力进行求解，从而得到支护工程结构对应的应力变化，设计出最佳的支护方案，从而为深基坑工程施工顺利开展奠定基础。
3.深基坑支护工程的施工与监测方法
3.1 深基坑支护工程施工方法
深基坑支护工程施工方法有很多，在此主要介绍桩帽支护的钻孔灌注桩施工方法与锚杆施工方法。
（1）钻孔灌注桩作业
钻孔灌注桩在深基坑支护工程中，通过机械钻凿成孔而后就地灌注混凝土的方式来为深基坑支护围护提供支撑，在实际的应用中，具有适应性广，承载力大，建筑费用低，抗震性能好的有点而被广泛应用。
利用钻孔灌注桩方法来对深基坑支护工程进行施工时，要根据实际的施工现场地质勘探报告为准，根据地层水位神前来确定施工工艺，选择干作业成孔还是湿作业成孔，而且整个施工现场无振动，无挤土产生，施工过程噪音小，在城市建筑中特别实用，成柱好，能够提供稳定的支撑力。
钻孔灌注桩施工流程比较简单，首先平整场地、防线定位，而后使用桩机定位并调整围柱垂直度，而后埋设护筒开始打孔；在打孔完毕后，要检查桩位与打孔的垂直度，并确保孔低沉渣并清除干净，完成质量验收后，放入导管浇筑混凝土，最后对其进行养护即可。
（2）锚杆作业
锚杆是通过将主体结构的承载力传递至底层结构的施工方法，一般锚杆是在一定的承载负荷要求下，采用强度极高的钢束按照一定的斜度和深度进行安设，从而使锚杆材料在深基坑支护工程中所受到的应力处在最优水平。目前在我国深基坑支护工程中采用的锚杆种类非常多，按照锚固长度一般分为全长锚固、端头锚固；按照固定方式又分为摩擦式锚固、粘结锚固、机械锚固；按照材质又分为钢筋、木竹以及玻璃纤维等。
在深基坑支护工程中，锚杆施工作业流程如下，首先通过钻孔的方式进行围柱打孔，而后在孔内放入杆体，可采用师资护桩拉线核对冲锤中心的方法进行施工，且误差不能大于20毫米，并进行灌浆操作，最后进行拔套管和进行二次高压灌浆与补浆操作，最后通过对其进行养护并安装制作后张拉锁定即可。在施工误差方面，钻孔直径的误差为桩身直径的正负50毫米，位移是以布桩中轴线为基准，纵向误差不能超过100毫米，横向误差不能超过50毫米，垂直度误差不能超过1%。此外，针对二次高压灌浆操作应该在首次灌浆压力达到5兆帕时，开始实施，且灌浆压力不能低于2.5兆帕。
钻孔灌注桩施工方法与锚杆施工方法为深基坑支护工程提供了良好的支柱应力支持，从而有效地保证了深基坑工程的施工安全，促进深基坑工程的有效开展。
3.2 深基坑工程的监测方法
针对深基坑工程的监测，是对围护结构以及周遭环境的检测，其中围护结构检测把卡结构的强度、完整性、水平位移、倾斜度、沉降度、结构应力、支撑轴力等方面的检测，对周遭环境的检测主要包括附近建筑物的沉降、倾斜、断裂的情况，附近构造物、道路、地下管道的变形情况，地表土体沉降、水平位移的情况，围护结构侧面土压力，地下水位各个方面的检测。
根据建筑基坑支护的技术规程要求，监测内容要按照不同的项目内容分为三级来实施，对于支护结构水平位移，第一级为应测，第二级为应测，第三级为应测；针对施工环境周围建筑以及场所地下管道的检测，第一级为应测，第二级为应测，第三级为宜测；针对地下水位的检测，第一级为应测，第二级为应测，第三级为宜测；针对桩、墙的内力，锚杆拉力，支撑轴力，立柱变形等内容，都应该第一级为应测，第二级为宜测，第三级为可测的标准来实施。
深基坑工程监测内容应该根据基坑深度、工程规模、开挖广度等因素来决定，一般来说，围柱桩或围柱墙的水平位移与斜度的检测、支护结构的支撑轴力是最为关键的监测项目，不会根据工程大小而改变。
深基坑工程监测的方法主要是使用仪器或设备来进行检测，常用的仪器或设备包括有水准仪、经纬仪、测斜仪、分层沉降仪、土压力盒、孔隙水压力计、水位计、钢筋应力计和温度计、低应变动测仪和超声波无损检测仪等，通过这些监测设备来实现对整个围护支护工程进行有效监测，确保深基坑工程的施工安全。
4.总结
深基坑支护工程在设计、施工与监测方面，需要使用一套专门性的方法与流程，在设计阶段，通过科学合理的计算来确定施工工程开展，通过安全高效的施工方法来构建支护结构，通过严格科学的监测设备来保证支护工程的有效性，从而促进深基坑工程施工的有序开展。
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论文作者:杨国全
论文发表刊物:《建筑知识》2017年10期
论文发表时间:2017/7/11
标签：工程论文; 深基坑论文; 方法论文; 结构论文; 钻孔论文; 应力论文; 压力论文; 《建筑知识》2017年10期论文;