摘要:随着我国社会经济发展水平的不断提升，城市内部建筑项目也在逐步增加，项目种类也开始向着高层与地下延伸。基坑支护决定了地下建筑的质量，本文将结合深基坑施工特点，讨论原料数值计算、设计方案改善、支护结构细化、支护方案选择、桩体嵌固等优化方法，为提高结构设计的科学性作出参考意见。
关键字：深基坑支护；结构设计；工程安全
引言：我国建筑领域正蓬勃发展，地下建筑类型增加，例如：地铁、地下停车场、地下商场等等，对应基坑开挖范围与深度也都在增加，采用有效的科学支护方式能够提高结构设计稳定性，施工人员在开挖之前需要选择良好的施工方式，由于基层支护需要结合周边复杂地理环境，所以更加需要在前期做好设计工作。
一、深基坑支护施工概况
深基坑支护从施工特点上来看是为了保证开挖施工过程中人员安全与建设稳定而采取的必要围挡手段，当前我国有关基坑工程的项目类型涵盖了房屋建筑、港口、交通、水利等一系列地下工程，涉猎范围较广，且难度较大，深基坑支护具有很强的风险。一般来说，基坑越深则难度越大，危险系数也对应越高，因此相关施工结构设计的安全性也开始受到建筑行业的广泛关注。近几年我国深基坑支护安全事故频频发生，为确保人员生命安全以及建筑质量就需要针对其施工特点进行设计优化。城市建设中很多建筑都开始向地下空间拓展，深基坑挖掘深度越来越大，3-5层地下建筑已经比较常见，更有7-8层的地下室开始出现，深度都能够达到10米以上，例如：上海世茂深坑酒店的地下开挖深度更是达到88m。而且城市现代化的发展导致人们对于建筑物的需求量不断增加，许多深基坑支护施工只能在有限的城市规划范围内进行，相对地质环境条件较差，同样也增加了深基坑支护结构设计的难度[1]。
二、深基坑支护结构设计的优化方法
（一）原料数值计算
深基坑支护相关工程在开展工作时具有很强的综合性，所以其也属于一种交叉性学科，涉及到函数计算、力学计算、结构工程等多方面内容，例如：力学稳定、结构变形、地下水渗透等情况也需要在前期设计时进行计算。相比较于其他工程项目，深基坑支护项目很容易发生意外，而且事故种类较多，由于我国此类工程的交叉性理论仍处于发展阶段，只使用一种计算方式很难确定原料参数。所以在优化深基坑支护结构设计时需要从多个方面共同进行，如：目标函数计算、原料变量设计、约束条件优化、算法优化，由于深基坑在支护时主要采用的原料为水泥土，所以在确定其变量的时候多使用赋值法，将每一个函数都制定为一个内容，例如：A值代表深基坑长度与距离之间的数值，细化可以分为A1、A2等，其分表示长度与距离之间存在的几个变量。需要注意的是，在计算原料数值的时候可以不考虑排桩长度与锚杆横截面，因为此类数值属于中间变量，所以对整体结构设计的优化不存在现实意义。在确定原料数值后就可以再计算目标函数，通常情况下目标函数的设计是根据材料总造价来进行的，所以就需要按照最低造价标准计算，当前我国建筑领域仍没有对深基坑支护工作有一个完整的理论研究，所以很多不确定因素都只能靠实践判断，工程管理人员以及结构设计人员需要将设计方案尽可能的精细化，做好数值计算的预警方案，减少施工风险。
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（二）设计方案改善
由于深基坑施工类型多样，所以支护结构设计方案也比较多，例如：常见结构形式有：1、土钉墙，该结构施工方便，前期投入成本较低，但是不能应用在深度大于15m的工程当中，在软土类型基坑中也同样无法使用；2、水泥土墙，其硬度与坚实度都比较好，通过搅拌桩与旋喷结合实现支护，一般使用在深度不超7m的工程类型当中；3、地下连续墙，该结构对各类型土层地质都具有良好的适应性，且刚性较大，在一些条件较差的地质环境中都能够有优异表现。因此在选择深基坑支护结构设计方案时需要结合土层特点与地下水问题，综合考量，从而改善设计方案的选择。另外在改善设计方案的选择时还需要结合水泥土、搅拌锚杆、悬臂桩、排桩等设备应用方式，当前我国对于建筑领域发展形势出台了《中华人民共和国建筑法》《建筑工程施工质量验收合格标准》以及《建筑工程质量法》等规范条例，在实际选择设计方案时需要严格遵守规范进行，从而满足深基坑施工要求。另外在选择方案的时候还需要考量施工企业资质，例如：施工单位人员素质、投资水平、施工现场气候等等，全方位的加强深基坑支护选择方案的有效性与可靠性[2]。
（三）支护结构细化
深基坑支护结构想要实现合理优化需要从多个技术参数入手，而这些技术参数也影响着支护方案最终的有效性与稳定性。例如：我国东北某地区工程项目在进行深基坑支护时，设计人员尤其重视支护结构的精细化处理，确定了工程约束条件的必要性，从位移约束上来看，该工程在进行结构优化时将水泥土墙的安全等级逐层划分，而且还规范了水泥土墙顶棚变形的参数范围，按照实际参数情况得出最后的计划结论。对于其他数据的精细化处理可以利用优化软件来进行计算，计算机技术当前发展速度较快，在社会各行各业都开始广泛投入使用，并具有良好表现，能够有效提高数据处理的时效性以及精确性。
（四）支护方案选择
深基坑支护项目在施工过程中由于受到周边地质环境、土层条件、施工技术等多种因素的影响，所以导致施工难度较大，工程运行周期也比较久，造成深基坑工程在发展过程中具有很强的不稳定性，这也是此类工程风险较大的主要原因，为减少安全事故发生的可能性，就需要合理选择支护方案，将安全性考虑到其中。例如：在选择支护方案的时候需要做好地下水渗透情况以及水位的勘察工作，确定管线分布位置，严格考察基坑周边地质环境条件，计算好基坑与建筑物主体之间的距离，科学有效的判断支护结构类型的实际尺寸。另外支护结构的设计人员需要具备良好的专业素质，有在岗丰富的设计经验，能够意识到安全控制的重要性，在方案设计时将安全性重点考量，仔细考核现有的多个施工方案，结合实际情况作出正确判断，在确保深基坑支护安全性与施工质量的同时，减少不必要的成本浪费，为企业发展提供强而有力的技术保障。
（五）桩体嵌固优化
桩体结构以及嵌固的优化也是完善深基坑结构设计的重要组成部分，在实际支护结构当中，桩体自身长度以及嵌固水平都会对最终支护效果起到重要影响，假如嵌固深度不够，则整体基坑支护的稳定性也会降低，如果嵌固过深，会导致桩体材料成本投入过大，造成没必要的资源浪费。所以在设计桩体嵌固长度时需要结合实际工程情况进行判断，保证安全性的同时提高经济效果。另外，对于桩体来说，如果两个桩体之间距离过大也会造成土体受力加大，提高了土体滑落的风险，降低支护效果。如果两个桩体之间距离过近，整体排列较为稠密也会导致土体不能发挥应有效果，提高施工成本，因此在优化结构设计时也需要针对桩体排列方式进行计算，使桩体与土体之间的结合更加具有可靠性，充分发挥出深基坑支护的作用[3]。
结论：综上所述，基坑支护类型较为多样，施工技术要随着实际情况而发生变化，当前基坑支护工作难度较大且具有很高风险，需要在前期优化结构设计水平，结合施工技术、地质工程、土力学等多种科学知识来进行判断，本文讨论内容对优化结构设计可起到重要作用，能有效推进深基坑支护水平的提高。
参考文献：
[1]林军.探究建筑工程施工中深基坑支护的施工技术管理[J].居舍,2019(06):118.
[2]张伟.深基坑支护结构施工及其质量控制的探讨[J].智能城市,2019(03):113-114.
[3]蒲雪松.建筑工程中深基坑支护施工技术的应用分析[J].工程技术研究,2018(16):215-216.
论文作者:马洪伟1,黎睿2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/26
标签：深基坑论文; 基坑论文; 结构论文; 工程论文; 结构设计论文; 设计方案论文; 建筑论文; 《防护工程》2019年第6期论文;