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摘要：建筑基坑工程是一个系统工程，进行基坑支护支撑系统选型以及优化设计是一项复杂而意义重大的系统工作。建筑基坑开挖时，如何选择支撑结构形式，如何计算复杂支护结构体系的内力及变形问题，使基坑工程既安全又经济，是当前土木工程学科中的热点和难点问题之一，是人们一直探索的课题。本文对基坑工程中常见的支护结构类型及不同地基土条件下的基坑工程支护结构选型和设计原则进行探讨。
关键词：建筑基坑；支护结构；选型设计；优化方法；建筑施工
随着我国社会经济的发展，我国建筑质量越来越受到重视，只有保证建筑基境的质量，才能够更好的促进我国社会经济的进步，保证人民生命财产安全。但是在实际的施工中，许多施工设计人员没有时建筑基统支护结构予以足够的重视，导致建筑基境质量受到影响。本文通过对建筑基坑支护结构选型及设计优化进行相应的研究，降低建筑基坑质量问题，保证建筑行业的良好发展。
1 建筑基坑支护结构选型分类
1.1 钢铁桩
作为建筑基坑支护结构重要部分之一的钢铁柱在抵挡土体的侧压力和防治地下水侵地基具有积极的作用。目前我国生产的钢铁桩的主要材料是钳口、热轧钢材。热轧钢材是有锁扣的，锁扣的作用是将钳口的所有的钢材连接起来组成钢板桩墙体，起到保护基地和墙面的作用。直腹版形、U型和Z型是建筑工程施工过程中最常见的三种钢板桩形式，通过钢板桩锁扣这个小设计将钢材进行有效的链接，对工程墙面形成一层保护膜，最终达到基地支护墙面和保护基坑不被破坏的目的。
1.2 地下连续墙
通常连续墙的厚度为600mm、800mm、1000mm，也有厚达1200mm的，但是较少使用。地下连续墙刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护型式，适用于地址条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑，但是造价较高，施工要求专用设备。
1.3 深沉搅拌桩
深沉搅拌桩亦称水泥土墙，是建筑基坑施工中比较常见的支护结构之一。深沉搅拌桩的施工原料主要是混凝土，其方法是将混凝土通过管道注入土地中，利用双头搅拌机或者三头搅拌机将土体和混凝土搅拌均匀，在光照、风吹作用下形成防水性墙体。其施工程序相对而言较简单，对技术的专业性要求比较低。但是深沉搅拌桩技术在工程施工方案中会受到施工空间限制。例如在进行施工时，混凝土不能单独在墙面上使用，否则就会出现墙面变形甚至倒塌的现象。另外这种施工技术还不能完全到达基坑支护的条件，不能提升墙面的刚性和稳定性，最终会影响基坑的质量和安全。
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1.4 钻孔灌注桩
装孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种，在我国达到广泛的应用。其多于深坑7~15m的基坑工程，在我国北方土质较好地区已有8~9m的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有：施工时无振动、无噪音等环境公害，无挤土现象，对周围环境影响小：墙身强度高，钢度大，支护稳定性好，变形小；当工程桩也为灌注桩时，可以同步施工，从而施工有利于组织、方便、工期短；桩间缝隙易造成水土流失，特别是在高水位软黏土质区，需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题。
1.5 放坡开挖
适用于周围场地开阔，周围无重要建筑物，只要求稳定。位移控制严格要求，价钱最便宜，回填土方较大。
1.6 排桩
排桩在基坑中的施工是对钢筋混凝土进行穿孔技术设计和钻孔技术设计和钻孔灌注桩打造支护排列结构，对排桩进行钻孔是建筑基坑施工技术的要求，也是提高桩柱紧密度的有效方法。排桩根据排列形式可以分为密排布置形式、疏排布置形式和规则排密形式。施工人员可根据基坑深度、基坑覆盖范围、基坑所需的排桩支护选择合适的布置形式。
2 建筑基坑支护结构优化设计
建立科学的系统优化模型是设计人员调整、优化基坑结构的首要目标。在传统工程工序中，设计人员对基坑支护数据采用手工输入方式并进行人工核算，这样的形式会导致计算结果出现误差，进而影响工程的整体质量，因此设计人员要改变以往人工计算工程造价的这种模式，将计算机优化模型作为基坑支护结构优化的主要模型。基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态，所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。
因此，基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，好药控制位移量。一般的支护结构位移控制以水平位移为主，主要是水平位移较直观，易于监测。水平位移控制与周边环境的要求有关，这就是通常规范中所谓的基坑安全等级的划分，对于基坑周边有较重要的构筑物需保护的，则应控制小变形，此即为通常的一级基坑的位移要求；对于周边空旷，无构筑物需保护的，则位移量可大一些，理论上只要保证稳定即可，此即为通常所说的三级基坑的位移要求；介于一级和三级之间的，则为二级基坑的位移要求。
对于一级基坑的最大水平位移，一般宜不大于30mm，对于较深的基坑，应小于0.3%H，H为基坑开挖深度。对于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。一般最大水平位移在30mm内地面不致有明显的裂缝，当最大水平位移在40-50mm内会有可见的地面裂缝，因此，一般的基坑最大水平位移应控制不大于50mm为宜，否则会产生较明显的地面裂缝和沉降，感观上会产生不安全的感觉。
一般较刚性的支护结构，如挡土桩，连续墙内支撑体系，其位移较小，可控制在30mm之内，对于土钉支护，地质条件较好，且采用超前支护、预应力锚杆等加强措施后控制较小位移外，一般会大于30mm。
结束语
基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，要很据具体问题，具体分析，从而选择经济适用的支护结构。
参考文献
【1】段绍伟，沈蒲生，基于工程可靠度、工程造价、工期的深基坑支护结构选型研究【J】.岩土工程学报，2014，（S2）
【2】《建筑基坑支护技术工程》（JGJI20-99）
论文作者:尹超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/25
标签：基坑论文; 位移论文; 结构论文; 建筑论文; 工程论文; 墙面论文; 钻孔论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;