摘要：在建筑施工作业中，如果深基坑开挖后，其支护方式过于简单容易带来很多安全隐患。近年来，虽然我国的建筑深基坑支护优化设计技术取得了一定的成就，但是依然存在很多问题，阻碍了建筑行业的发展。
关键词：深基坑支护；设计方案；优化设计
[Abstract] In the construction work, if the deep Foundation pit excavation, its support method is too simple and easy to bring many safety hazards. In recent years, although China's construction of deep foundation pit support optimization design technology has achieved certain achievements, but there are still many problems hindering the development of the construction industry.
[Key words] deep foundation pit support; design scheme; optimized design
一、建筑深基坑支护结构类型
第一，地下连续墙支护结构。通常情况下，连续墙的支护方式被广泛运用于深基坑中，由于支护方式性能佳，同时，能够有效避免渗漏情况。因此，在深层土壤的地基支护中，连续墙的支护方式受到了很多建筑企业的青睐。由于砂石的硬度、土层中粘土存在密度低的特点，为了提高施工质量，技术人员必须重视其稳定结构。在硬度较高的砂石作业中，技术人员应选择防水性能较佳的建筑材料。第二，排桩围护结构。由于基础的排桩属于钢筋混泥土材质，施工人员应利用去支护技术，设置相应的挡土结构。由于疏密排布、桩与桩之间的距离具有重要意义，技术人员应重视地桩排布方式合理性、地基面积的质量等，从而不断提高排桩围护结构的质量。第三，土钉墙支护结构。土钉墙支护作为一种深基坑挡土技术，在实践操作中较为简单。因此，高层建筑深基坑项目工程中广泛运用了土钉墙支护技术。土钉墙支护原理较为简单，当深基坑边坡与土钉周围的土体接触后，能够与土质团体组成相应的物质。在人为因素或者自然因素的作用下，当边坡滑动出现变化后，土钉墙支护能够利用土质进行加固作用，从而有效提高土的粘力。
二、深基坑支护优化设计内容
对于深基坑优化设计问题，最初阶段通过提取若干主要影响因素利用“规划法”得到最优的方案；还有学者在MonteCarlo随机抽样技术的基础上采用变取样“步长”技术寻找安全系数的最优解优化方案；或者采用“反分析”方法对影响因素进行讨论。最近几年，国内众多单位和学者采用计算机辅助设计的方法进行优化设计或采用智能化辅助设计系统进行优化设计。这些工作不同程度上存在着人为扰动的因素。基坑支护优化按照不同的阶级可分为三级，分别是基坑支护方案的优化、基坑支护结构的细部优化和信息化施工。
1、基坑支护方案优化
一般情况下，复合条件的基坑支护方案有很多，但每种方法都有其特有的优点和缺点，有的成本低、有的安全性好、有的便于施工、有的对周边环境影响小，而这些方面很难直接进行量化的比较，很难确定哪种支护方案更适合，这时就需要对支护方案进行优化，找到最优方案。基坑工程方案优化的核心思想就是:自然选择、系统分析、逐级评价、协同优化。为了解决最优化的问题，我们用到类似于数学上的求极值问题。针对符合条件的支护方案，再从造价、工期、施工难度、材料、机械及对环境的影响等方面利用多目标模糊优化的方法进行比选，选择最优的支护方案，做出最合理的方案选型，带来最可观的经济节约和社会效益，最终达到安全可靠、经济合理、便于施工的目的。
2、支护结构的设计优化
支护结构的设计优化即支护结构的细部优化，在支护类型的方案确定之后，对于支护结构的细部进行优化计算，如桩径、桩距、插入点、深度、锚杆、降水等。这一阶段的目标是使造价小、安全性好、工期短、对周边环境影响小。
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3、信息化施工
在城市密集的建筑群中建造高层建筑物也对基坑工程提出了更高更严的要求。准确估计基坑开挖引起的土体和支护结构的变形就显得尤为重要，因此需要对施工进行有效的监测。对于一个工程最终所要达到的目标就是质量保证，对于工程质量，尤其是隐蔽工程，很难直接观察质量的好坏。因此主要方法就是通过“施工管理”来实现工程质量的把控。信息化施工，即施工监测，指的是在整个基坑的开挖与运营的过程中，对岩土性状、支护结构变形及周边环境条件的变化进行观测，并及时将结果反馈给工程人员，这样可以时刻监测基坑的稳定状况，出现问题时及时拿出整改方案进行补救，避免发生严重的基坑事故或带来不必要的损失。信息化施工的主要目的包括：对工程的勘察资料进行可靠性检验；对设计理论及设计参数进行正确性检验；利用监测结果对施工进行指导；利用监测结果，对可能发生的事故及危险进行预判，并针对性的制定整改方案进行补救。
三、深基坑支护结构设计方案在选择上的注意事项
在深基坑支护设计方案的选择上，应当着重注意两方面内容，即深基坑支护结构类型以及选型时的注意要素。首先，是深基坑支护结构类型。按照结构可分为：土钉墙、放坡、水泥土墙、以及支挡式结构，其中支挡式结构又能进一步划分成支撑式结构、锚拉式结构和悬臂式结构等。其次，是选型中的注意要素。这其中涉及几方面要点：①工程所涵盖的工期及经济特性等；②要考虑好施工位置的地质情况和环境、气候等因素；③结合土质与周边环境，进行良好的支护结构设计；④充分考量好深基坑的尺寸与形状；⑤还应考虑到周边设施、建筑物等对基坑的反作用力情况；⑥监测点的选取和设置；⑦基坑具体深度及其施工条件；⑧地下水源、管线分布情况等。
四、建筑深基坑支护优化设计的具体应用
1、工程概况
某工程基坑四周基础埋深为99.88m-13.99mm，地下水埋藏于自然地表下地下水埋藏于自然地表下66.99m-77.55mm。综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程度、基坑深度等因素，最终确定该支护结构的安全等级为一级。根据岩土工程勘察报告显示，该场地无液化土层分布。
2、深基坑支护设计
为控制土体的变形，满足受力要求，尽量减小基坑开挖过程中对周围建筑物的影响，基坑支护总体采用桩锚联合支护形式。桩锚联合支护结构体系主要由护坡桩、预应力锚索、钢腰梁和冠梁四部分组成，其相互联系、相互影响、相互作用形成一个有机整体。主要特点是采用锚索取代基坑支护的内支撑，给护坡桩支护提供锚拉力，以减小护坡桩的位移和内力，将基坑的变形控制在允许范围内。根据周边建筑物的情况，经过计算将基坑划分为几个区域进行支护设计，各剖面护坡桩的配筋率及锚索的有效面积与长度不同。同时，在有放坡空间的区域，采用上部放坡，下部桩锚联合支护，以充分利用有效空间，降低工程造价。在满足受力与变形要求的同时，使整个设计达到安全、经济、可靠。
3、基坑止水帷幕设计
为保证正常施工，需将基坑内部地下水降至基坑以下，因此基坑四周采用高压旋喷止水帷幕进行止水，布置止水帷幕后，帷幕两侧水头差较大，需计算流土稳定性：
其中：K—流土稳定性计算安全系数；Kf—流土稳定性安全系数；安全等级为一、二、基坑支护，流土稳定性安全系数分别不应小于流土稳定性安全系数分别不应小于11.66、11.55、11.44；以其中一剖面为例，计算出K==33.627>11.66，满足规范要求。
五、结语
综上所述，深基坑结构主要包括以下几个方面：地下连续墙支护、钢板桩支护、土钉墙支护等，技术人员在实际作业中，应不断优化基坑支护的设计方案，有效提高深基坑支护的稳定性，为建筑企业带来良好的经济利益与社会效益，从而实现建筑企业的可持续发展。
参考文献
[1]许信泉.浅析建筑深基坑支护优化设计研究及应用[J].江西建材,2016,10:121+125.
[2]赵虎军,刘杨,高春,李辉,邵洋.某超高层建筑深基坑支护设计优化[J].施工技术,2015,19:39-42.
【作者简介】周继锋（1984-），男，山东济南人，工程师，从事建筑设计与研究。
论文作者:周继锋
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/12
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