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摘要：纵观当前我国的建筑基坑工程，在支护结构方面都或多或少地存在着两种问题：一是保守型的深基坑支护设计，从而导致建筑工程造价成本增加，材料浪费严重；另外一个则是建筑深基坑支护设计方式过于简单，从而导致深基坑多崩塌。基于这样的局面，必须要优化设计建筑深基坑支护技术，提高支护水平，提高深基坑质量。
关键词：深基坑；支护结构；优化设计；模糊多目标
1、工程概况
某工程由总部办公楼和公交场站组成，办公主楼为超高层建筑，结构形式为钢管混凝土框架___钢筋混凝土核心筒混合结构。公交场站为钢筋混凝土框架结构。项目建设用地面积9991平方米，总建筑面积112164平方米（其中地上建筑面积约68810.4平方米），建筑高度约167.8米，地上37层，地下5层，配有机动车泊位652个。底部核心筒尺寸19.3m×20.45m，顶部尺寸18.7m×19.65m。一层结构层高7.8m，二层结构层高4.38m。3至顶层为标准层，结构层高4.2m。结构形式为钢管混凝土框架___钢筋混凝土核心筒混合结构体系，平面近似蝴蝶结形状。高层建筑与公交场站地面以下完全连为一体，地下设五层满堂地下室，基础型式采用桩基础。基坑围护形式为1000厚地下连续墙（兼止水帷幕）+四道钢筋混凝土水平内支撑。
2、工程地质条件分析
根据钻孔揭露的地层结构、岩性特征、埋藏条件及物理力学性质，场地第四纪覆盖层厚度约为60m，上部为河口相地层，系钱塘江口近、现代冲海积沉积的粉砂性土地层，中部为陆～海相软、硬土层交替沉积地层，下部为古钱塘江冲洪积沉积的砂砾石层，基岩为中生界白垩系地层（砂岩岩组）。区域地质条件和拟建场地的工程地质条件，本场地属稳定场地。据现场地质调查，本场区地势平坦，未发现滑坡、泥石流、崩塌及地面沉降等不良地质作用。场地填土厚度大，成分复杂。总体上，未发现滑坡、泥石流、崩塌及地面沉降等不良地质作用。本场区存在的不良地质作用、地下障碍物和特殊性土，可以通过技术措施得到较好的解决。
3、常用的建筑深基坑支护种类
通过不断的工程积累与研究，人们积攒了很多成熟的深基坑支护结构种类，每一种都有自身的优点与短板，因此在建筑施工的过程中，要根据具体的实际情况，因地制宜地选择基坑支护结构。
3.1土钉墙支护法
此法立足新奥法理论而成，源于欧洲，上世纪八十年代在山西煤矿的支护工程中首次引进。土钉墙支护法顾名思义是经过土体内成孔，加护钢筋与浆，在历经土层编网、喷层等步骤，在土钉和土体的共同作用下，增强抗拉与剪的力度，从而增加稳定性。土钉墙支护法如下图1所示：
图1 土钉墙支护法
3.2放坡开挖支护法
放坡开挖支护法对比其他类型的开挖法是最经济的一种支护方式。简单、实惠，对技术要求低，施工难度也比较小。放坡开挖支护法适用于比较开阔，周边无重要的阻挡建筑物，对深基坑的土体变形的要求不高的建筑工程。在建筑工程施工中，放坡开挖支护法也可以配合其他支护方式，相互结合，举例来说，基坑上端放坡加下端桩锚支护或土钉墙等支护的形式。放坡开挖支护法是目前运用比较广泛的支护优化方式。
3.3水泥土重力式挡土墙
此种支护方式运用石灰与水泥，用深层搅拌机或者高压注浆法，催化软土与水泥浆的化学与物理反应，使软土硬结成整体桩，充分利用原位土，形成重力式挡墙，从而提高了基坑壁的稳定性。由于水泥土较小的渗透系数，还以用作水帷幕。运用水泥土重力式挡土墙在地基承载力低于120kPa的粘性土和粉性土等软地层区域，深基坑的开挖深度要低于或等于七米，周边较开阔，无大型建筑物。一旦建筑基坑施工工程的开挖深度超过七米，要避免使用。科学情况下，四到六米最为适用。水泥土重力式挡土墙运用比较复杂，体系内的运用方法也比较多。如图2所示，根据水泥土重力式挡土墙变异来的较为典型的水泥土桩格栅式法。
图2 水泥土桩格栅形式
4、影响建筑深基坑支护优化的原因
影响建筑深基坑支护优化的原因多且复杂，并且诸多因素之间互相融合与影响。因此在深基坑支护设计的过程中，必须要全方面考虑，认真筛选，分析和量化可能影响基坑工程可的因素。常规的因素主要有以下几个方面：首先在建筑主体的工程方面，主体工程的规模与结构，主体工程的施工方式以及将来的使用要求都影响基坑的支护结构优化。其次现已应用的各种支护技术、适用范围；施工队伍常用的施工方法、施工设备及施工技术等也是影响因素。另，建筑工程的环境因素至关重要。主体工程周围的建筑物以及工程设施，比如深基坑的主体居于城市中心的话，由于周边建筑密集、地下管线复杂，就需要施工中垂直开挖，同时避开周围建筑物以及基础设施的影响。建筑深基坑的施工条件也是重要的环境因素，深基坑的施工环境直接影响了基坑支护设计方案的可行性，此外施工的过程中要注意调研容易引起环境变化的问题。最后，工程地质和水文地质条件也会影响深基坑支护优化。基坑工程场地的地下水情况，包括地下水位及变化规律，各层土体渗透规律和周围水头补给及变化情况，潜水和承压水的水质、水压、流速、流向等；基坑工程场地的地层情况，包括地层构造、土层分类、岩土体物理参数等；地下障碍物，包括既有基础及地下构筑物、垃圾、暗流等情况。
5、深基坑支护方案_____多目标决策模糊理论
多目标决策理论，顾名思义，在决策的过程中要综合考虑多个目标，甚至于多个不同层次的模糊不清的决策。模糊多目标决策理论是其中最成功的理论，运用比较广泛。在建筑深基坑工程支护优化方案的选择上，就是一种多目标决策模糊问题。工程设计师们要根据多种可能的方案，选择出一种最满意的优化设计方案，利用多目标决策模糊理论，具体的优化步骤_____决策矩阵，如下：
①针对具体的建筑深基坑工程，设计师优化多种基坑优化方案，从而形成决策A。
A={方案 1，方案 2，…，方案m}={a1，a2，…，am}
v②每一种支护方案的影响因素，形成E。
E={因素 1，因素 2，…，因素n}={X1，X2，…，Xn}
③评分每种方案的影响因素，得出表3：
对于多目标模糊性决策中的定性与定量属性，要予以分类解决。定量的要规范化，定性的要数量化，比如用阿拉伯数字代表其好坏程度。
4、结论
总而言之，建筑深基坑的支护与优化设计是一项复杂、困难的系统工程。深基坑支护优化方案科学、合理决定了建筑基坑工程的稳定性能，俗话说“千里之堤，溃于蚁穴”，小小的疏忽大意，就可能增加建筑工程的成本，破坏建筑工程的经济性能。由此可见，如何科学地优化建筑深基坑的支护结构，对将来基坑工程施工意义深远。
参考文献:
[1]周东.高层建筑深基坑工程数值分析及支护优化设计研究[J].城市建设理论研究，2016（32）.
[2]金红超.深基坑支护体系优化设计及应用研究[J].中国地质研究，2016（06）.
论文作者:吕云锋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/14
标签：基坑论文; 深基坑论文; 建筑论文; 工程论文; 护法论文; 结构论文; 地层论文; 《防护工程》2017年第31期论文;