崂山区房屋征收管理局 山东青岛 266100
摘要：城市化的进程中，基坑工程也在不断增多，但是随着人民对居住品质要求不断提高，基坑工程优化设计的重要性也更加凸显。另外，作为整个建筑工程的基础，基坑工程一旦设计存在问题，势必要影响工程整体质量，甚至会带来不可挽回的后果。因此，基坑工程的设计优化，不断对其进行深入分析研究是非常必要的。
关键词：基坑工程；设计优化；分析
引言
近些年来，基坑工程技术已有大幅度发展，但仍然有工程事故发生，这些事故的发生大都是因为基坑支护设计不合理，因此，对基坑工程支护结构设计方法的优化是急需解决的问题。
一、基坑工程优化设计的原则
1.支护方案的选择及优化
选择支护方案时应当综合考虑其安全性、经济适用性。在此情况下，结合基坑周边的施工环境、施工条件、工程需求、开挖深度、地质水文条件等确定合理的支护方式。同时在确定支护方式时还要综合考虑不同环境条件约束下基坑“安全度”的差异性。根据相关规定明确划分安全等级，按规定进行选择基坑侧壁相应的支护结构，确定其对应参数。
最经济的方案为无支护或简单护面的放坡，其主要应用于场地空间允许、不存在深厚软土的施工环境中。另一种常见的支护方式为喷锚支护法，利用喷射混凝土面层、锚杆、钢筋网等组成一定的支护结构，对周边土体进行加固、嵌固、形成共同工作体系。基坑开挖深度超过5m时，放坡方案汇会增加土方开挖量、增加运输成本费、增加周边回填费用等，相比于喷锚网支护法存在一定的局限与不足，此时便可采用联合支护方式。如：对基坑边坡上段采用恰当放坡，下段喷锚网支护两种方式相联合。
当基坑深度在6～7米时可选用悬臂桩、水泥搅拌桩挡墙方式进行支护。
悬臂桩嵌固深度需超过悬臂高度的1-2倍，因其悬臂桩承受弯矩较大，易发生大距离侧向位移，采用此形式支护时，参考基坑周边环境对基坑位移敏感性进行支护方式选择。悬臂桩支护方案不适宜时，可通过喷锚支护与排桩联合方式，降低工程成本，增加支护稳定性。也可采用直接桩―锚杆的支护结构进行修建，可在地下室外墙处采用地下连续墙方案节约成本。
2.基坑工程支护结构体的优化设计
2.1优化结构补强
在确定支护方式后，可根据工程实际情况进行结构补强、土体补强。对结构进行整体补强时，综合分析工程监工数据资料、分析结构受力情况可知，在中间桩处易发生支护桩桩顶位移、桩身变形、桩身钢筋应力较大，而位于基坑拐角，l/5基坑边长附近处，支护结构受力不大，在此处可利用缩减桩长、减少配筋数量、单排桩双排桩混合等形式，实现对结构的补强；可采用单面配筋缩减配筋数量补强钢筋笼人工挖孔桩。除此之外，可利用斜撑补强基坑拐角，降低成本，增加支护结构的整体刚度，提升季后稳定性。根据施工实情选择具体施工方案后，可优化计算方案细节，优选支护桩的桩径、桩距等均的方案。
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图1水泥土桩墙
对土体进行补强，常见加固被动区土，效果最佳的补强模式为， 将支护结构安装在深、厚流塑至软塑粘性土层前，主动土压力较大，基坑开挖时，土体自重应力得以释放、导致土体松弛、儒变，增强对支护结构的位移，并导致结构向坑内变形挤压，降低坑底土体强度，还易引发坑底基层土地隆起。因此，为了控制支护结构的位移情况、避免坑底隆起，控制成本造价，可加固基坑支护结构被动区后再进行开挖。常见的土体加固形式包括格构式暗撑、高压注浆、微型桩等。图1为水泥土桩墙施工图。
2.2优化深基坑支护结构方案设计的参数
2.2.1对桩间距进行优化，可提升支护结构建设的平稳性，为其经济适用性提供保障。在一定范围内，增大桩间距可导致基坑发生变形甚至导致土体不，稳从桩间滑落；桩间距减小又会增多桩体数量，无形中增加施工成本、支护造价，同时存在桩间土体受力不均的隐患。因此要科学设计、选择桩间距，充分发挥土体最大效益、发挥土拱效应，增加工程经济效益，挺升基坑结构的稳定性。
2.2.2对嵌固深度进行优化，保证科学合理的嵌固深度可为支护结构的稳定性提供保证。嵌固深度过浅将导致基坑稳定性能降低，嵌固过深将对支护结构稳定性在城一定影响，难以维持。同时会增加维护结构所需的额外消耗资源与能源，增加工程修建、维护经济成本。由此可见，选择合理桩嵌固深度对基坑工程的稳定性、经济型影响极大，在设计优化过程中需充分考虑结构的安全经济性，权衡利弊选择最佳优化方案。
2.2.3深基坑支护具有较多的实际施工类型，因此在进行实际选择时，需要根据工程需要、工作经验进行合理选择，将基坑支护视为结构体系，满足工程稳定性需求、考量其变形要求，大大提升支护结构的承载性能。在进行支护结构设计时需结合水文条件、地质条件综合分析，对数据结果进行汇总，择优选择最安全、最经济、最适用的支护结构。
3.基坑工程施工工艺的优化
3.1优化开挖方式。在进行开挖坑基的过程中，其相当于对地质结构的卸荷，在卸荷作用下，对原场地的初始应力场进行一定的干扰，随之调整土体形变场。基坑边坡的土体变形量、变形方式受到卸荷方式、卸荷速率的影响，同时在对其进行控制的过程中，可大大影响支护工程强度、支护工程结构等。对于大型基坑全面开挖时，其挖方量过大将导致作业时间延长，增加基坑周边暴露时长，进而导致土方形体过量变形。在进行基坑开挖时，采取“大基坑小开挖”，“盆式开挖”，“分段开挖”等快速卸荷方式，可有效缩减基坑边的暴露时长，减少支护周边土压力，促进支护工程造价降低，有利于提升支护结构的稳定性。
3.2优化开挖时空效应。在进行基坑开挖时，需以整体感知基坑围护结构为基础，对基坑周边的整体受力进行感知，进而为“分层对称、分段及时”的开挖做准备。根据有关工程数据统计，不同开挖顺序会造成支护结构发生不同位移。通常情况下，由中间向两侧逐渐加深开挖的中心岛式方法，相比于从一方向另一方的顺序式开挖方法，其更加合理可靠，可通过针对土体自身性能的利用，挖掘土体位移潜力，实现对基坑位移的有效控制，有效的减少基底隆起桩后地面沉降程度。对于土质为淤泥型具有深厚流塑状的深基坑有较好的位移控制效果，相比于重机械推进式挖空，其可控性、平稳性更强。
结束语
近些年来，建筑项目数量不断增多，建筑基坑工程也开始为更多人所关注。保障建筑基坑工程质量是建筑整体质量的基础保障，因此必须要确保建筑基坑工程设计的合理性、科学性，唯有如此才能够从源头上奠定建筑项目建设基础。本文结合相关内容对基坑工程设计优化进行了几点分析，希望能够为我国基坑工程建设发展提供助力。
参考文献
[1]金晓波.基坑工程的优化设计与分析[D].西南交通大学，2013.
[2]徐杨青.深基坑工程设计的优化原理与途径[J].岩石力学与工程学报，2011(02):248-251.
论文作者:陈薇,陈少川
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/17
标签：基坑论文; 结构论文; 工程论文; 位移论文; 方式论文; 悬臂论文; 补强论文; 《建筑学研究前沿》2018年第26期论文;