朱从辉
江苏纵横工程顾问有限公司 江苏淮安 223000
摘要：针对深基坑施工项目，基坑支护结构不仅要满足地下工程周围环境的正常使用需要，而且要尽可能节省成本，以达到工程的经济效益和社会效益。深基坑支护技术的优化包括两个方面，一是深基坑支护技术实施方案的优化，二是深基坑支护技术详细结构的优化。后者对工程的顺利施工和节约成本具有重要作用。
关键词：深基坑支护；细部结构；优化；应用
前言
深基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。基坑工程是一项风险性工程，它大多是临时性工程，容易受地质条件、水文情况、气候变化、等不确定因素和场地周围环境、工程要求、施工顺序等影响。基坑工程包括维护体系设计施工和土方开挖两部分。深基坑工程的设计与施工既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制支护结构及其周围土体的变形，要提高基坑工程的设计与施工水平，必须正确选择土压力、计算方法和参数，选择合理的支护结构体系，同时还要有丰富的设计和施工经验。
1 深基坑支护概述
1.1 深基坑支护的主要含义
深基坑支护主要用于加固和保护深基坑的侧壁和周围环境，因此深基坑支护的主要目的是保证地下工程基坑周围环境的安全和稳定。
1.2 深基坑支护细部结构优化的主要内容
深基坑支护细节的结构优化主要是指确定后支护方案的进一步优化设计，然后进一步丰富和改进方案的有关参数和细节。若最终支护方案为高压旋喷桩，则具体结构的优化是优化钻孔位置、插管布置和旋喷作业等工艺。
1.3 深基坑支护细部结构优化的基本要求
一般来说，深基坑支护工程是一项复杂的系统工程，因此深基坑支护细部结构的优化更为复杂。其中，深基坑支护细节优化的基本要求如下：首先，深基坑支护细部结构的基本设计理念和设计方法应完全符合相关工程规范。其次，在详细的结构设计过程中，要对施工现象进行深入的调查研究。对场地的布置要有全面的了解，确定基坑的基本位置和支护机构的具体高度。再次，对深基坑支护工程的地质条件和荷载条件进行深入分析，不断优化基坑支护的具体参数。最后，在基坑支护工程施工阶段，施工现场必须有专业技术人员全程指导，才能发现相关问题和安全隐患，及时纠正。
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2 现阶段我国深基坑支护技术优化中存在的问题
随着深基坑支护问题研究的不断深入，深基坑支护技术取得了一定的优化效果，但根据目前的情况，深基坑工程在施工过程中事故频发，造成的事故和人员伤亡损失很大，造成的后果可能比较严重，究其原因，与施工安全预控措施有着直接的关系，如设计也有偏差，因此，深基坑支护技术在我国现阶段还存在一些问题。
1）通过对深基坑详细结构优化设计的数学描述，可以看出设计变量的选择、约束条件的确定和目标函数的建立是三个方面。其中，细节设计变量非常多，且大多为离散变量，且解空间巨大，导致优化设计中的组合爆炸问题。为了简化优化过程，需要找到筛选优化结果的方法。用于影响棉花的最大最优产量。这需要用基础力学来分析，这必然涉及到对不同支护结构和土压安全的分析和研究，然后以成本优化为目标的设计变量来确定最终优化的功能。建立了深基坑支护结构优化设计数学模型。
2）对于深基坑的设计，设计人员必须反复调整设计参数，并采用多种方法进行计算，以满足设计要求。然而，用这种方法得到的设计参数只能说是一个可行的解，而不是所有可行解的最优解。此外，在具体支护方案的设计过程中，存在许多参数和更复杂的约束条件。这些因素将影响深基坑支护结构的计算结构，直接影响深基坑支护结构的经济效益和安全性。因此，在寻找最佳设计参数集的过程中，不仅要满足安全问题，而且要满足经济要求，可以说是一个复杂的优化过程。基于上述原因，一种新的算法-遗传算法，可以为深基坑支护技术的详细结构优化带来前所未有的新思路，具有强大的功能和生命力。
3 完善支护细部结构优化的具体路径
3.1 对优化细部结构的内容与设计原则进行明确
在优化内容方面，需要对施工方案中反映的锚支护等相关支护参数进行详细的反映和优化，优化具体设计位置和桩间距。根据设计原则，在满足相关施工规范标准的基础上，考虑支护结构的强度、滑动位移、沉降等相关设计要求。同时，需要确定支护高度和基坑平面位置，并分析如何利用现有技术优化支护参数。
3.2 优化细部结构设计的路径
优化过程主要从四个方面进行：第一，设计变量的选择。要求对结构的形状、尺寸等有关参数进行分析，并以变量数为准则对结构进行优化设计。其次，确定目标函数。目标函数的确定需要根据优化设计的主要目标，如满足经济目标或控制结构位移偏移等，对工程进行精确定位，这需要目标函数来反映。第三，做好约束的界定工作。具体来说，在解雇过程中，设计变量被限制在一定的范围内，以确保设计满足约束的要求。最后，设计模型的构建。在选择设计变量和确定目标函数及约束条件的基础上，建立详细的结构优化模型，以保证目标函数中的相关值在满足约束要求时是最优的。最大或最小值可以用来描述最优值，设计模型可以用来指导特定设计过程的完成。
3.3 具体工程实例分析
以中国某地区某工程为例，地面高程约46.65m，地下室深度24.8m。根据实际勘察情况，将场地控制在8度抗震设防烈度范围内，划分为第一组地震群。分析了该站点是一个可以建设的通用站点。在水文地质方面，地下水可分为30.0m以内的三层，其中一层埋深约为4.8m，属于滞水上层。第二层深度约19.10m，属于潜水。第三层约23.41m，主要为卵石层，可能变为承压水。在调查分析过程结束后，确定了深基坑支护方案。首先将预拌混凝土应用于护坡桩中，利用钻孔机完成成孔过程。其次，在预应力锚杆方面，需要结合国产锚杆钻机和进口锚杆钻机，完成成孔过程，控制孔的直径。最后，通过桩间土体支护的方式将钢板和网眼铺设在表面，将短锚杆插入钢板内，完成混凝土喷涂过程。但射流厚度和钢筋直径的计算应在实施前进行。在完成支护方案设计后，需要对细部结构进行优化设计。结合工程实际情况，在支护方案中主要考虑护坡桩问题，其中设置预应力锚杆5个，支护高度24.80m。严格控制护坡桩的桩顶标高、桩径和混凝土强度。优化设计后发现，在支护路径数不变、桩间距控制不需要过多配筋的情况下，支护位置可以得到优化，大大降低了施工成本，优化效果明显。
4 结语
总之，基坑支护工程设计是一个多层次、多参数、高维、相互关联的复杂工程。在实际工程的实施中，只有根据给定的各种工程地质条件，如经济条件等进行定性分析，在一般情况下很难得出最佳解，尤其是深基坑支护技术的细部结构优化，需要在设计中根据一定的优化设计过程进行设计。采用定性分析和定量计算相结合的优化设计方法，最终确定良好的设计。遗传算法的加入和改进无疑为深基坑技术的细节结构优化带来了革命性的动力。建筑的深基坑挖掘与支护是一项对技术要求较高的工作，因此在施工开始之前，应结合深基坑的各个参数选择出一套最适宜的施工方案，并根据施工方案进行严格施工，施工期间应以人为本，杜绝各种安全隐患，并将对周围环境的影响降到最低，使深基坑的工作做到完善、经济、安全。
参考文献：
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[3]单虹，深基坑支护结构设计探讨[J].城市建设理论研究，2012，12.
论文作者:朱从辉
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第17期
论文发表时间:2019/3/19
标签：深基坑论文; 基坑论文; 结构论文; 细部论文; 工程论文; 参数论文; 结构优化论文; 《建筑细部》2018年第17期论文;