摘要：基坑支護結(jié)構(gòu)的選型是建筑施工過程中最常見的問題，也是影響建筑施工質(zhì)量的重要因素。文章就建筑基坑支護結(jié)構(gòu)的選型分類展開討論，從建立系統(tǒng)優(yōu)化模型和新型基坑結(jié)構(gòu)支護方法這兩個方面對建筑基坑支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計措施進行了探討，希望能夠減少建筑基坑質(zhì)量的問題。

關(guān)鍵詞：建筑基坑；支護結(jié)構(gòu)；選型設(shè)計；優(yōu)化方法；建筑施工 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU753 文章編號：1009-2374（2016）03-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.054

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和經(jīng)濟體制的不斷改革，建筑施工問題也越來越受到企業(yè)的重視。目前，企業(yè)在工程實施過程中對深基坑支護的類型認(rèn)識還不夠到位，對基坑深度較深、基坑覆蓋范圍小的基坑支護結(jié)構(gòu)無從選擇。因此為保障施工過程的安全性，設(shè)計人員要高度重視對基坑支護結(jié)構(gòu)的選型和優(yōu)化設(shè)計，力求最大限度降低工程風(fēng)險，促進我國建筑行業(yè)安全而健康的發(fā)展。

1 建筑基坑支護結(jié)構(gòu)選型分類

1.1 鋼鐵樁

作為建筑基坑支護結(jié)構(gòu)重要部分之一的鋼鐵樁在抵擋土體的側(cè)壓力和防止地下水入侵地基具有積極的作用。目前我國生產(chǎn)的鋼鐵樁的主要材料是鉗口、熱軋鋼材。熱軋鋼材是有鎖扣的，鎖扣的作用是將鉗口和所有的鋼材連接起來組成鋼板樁墻體，起到保護基地和墻面的作用。直腹版形、U形和Z形是建筑工程施工過程中最常見的三種鋼板樁形式，通過鋼板樁鎖扣這個小設(shè)計將鋼材進行有效連接，對工程墻面形成一層保護膜，最終達到基地支護墻面和保護基坑不被破壞的目的。在實際建筑施工過程中，鋼鐵樁在工程中的使用方法簡單，可以重復(fù)使用，進而降低企業(yè)的采購成本，并提高施工效率。但是鋼鐵樁在施工過程中的重復(fù)利用也存在一些問題，比如鋼鐵樁在對基坑安裝過程中會產(chǎn)生較大的噪音。國家對建筑施工過程中的噪音分貝有嚴(yán)格規(guī)定，所以基坑的安裝過程就會受到一定的限制，增加施工難度。另外，如果設(shè)計人員沒有對鋼板樁的施工過程進行科學(xué)技術(shù)實驗，就會導(dǎo)致鋼板樁側(cè)壓墻面。墻面的變形不僅會影響基坑的牢靠性和鋼板樁的形狀，還會降低鋼板樁對基坑的支護效果，進而影響整個工程的質(zhì)量。據(jù)工程專家指出，鋼鐵樁在對基坑安裝時最好的基坑深度是保持在7m以下，這樣可以最大限度地穩(wěn)定基坑。

1.2 地下連續(xù)墻

采用澆筑形式對建筑進行施工是目前企業(yè)慣用的地下連續(xù)墻的一種施工方式，具體方法是在墻體內(nèi)安裝鋼筋，固定好基坑，防止地下水的滲入。提升墻體的支撐度和穩(wěn)定度是保證工程基地牢靠和質(zhì)量的重要部分，可以在土地性能差、水位不深的地區(qū)將地下連續(xù)墻技術(shù)運用到施工程序中去，降低企業(yè)的施工難度。實踐研究表明，地下連續(xù)墻技術(shù)與其他技術(shù)相比，在工程施工過程中的安全系數(shù)是最高的，可以在7m以上的基坑中使用。但是任何技術(shù)都不是萬能的，地下連續(xù)墻技術(shù)亦是如此。如果基坑土地是巖石結(jié)構(gòu)組成的，地下連續(xù)墻技術(shù)就會增加工程造價，增加對基坑的挖掘工序。另外，企業(yè)的工程如果是在市中心，還需要注意噪音污染和泥漿污染，企業(yè)要最大限度地將污染控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，同時施工人員要做好安全防范措施，避免出現(xiàn)泥漿流到施工場外的現(xiàn)象，減少對環(huán)境的污染。

1.3 深沉攪拌樁

深沉攪拌樁亦稱水泥土墻，是建筑基坑施工中比較常見的支護結(jié)構(gòu)之一。深沉攪拌樁的施工原料主要是混凝土，其方法是將混凝土通過管道注入土地中，利用雙頭攪拌機或者三頭攪拌機將土體和混凝土攪拌均勻，在光照、風(fēng)吹作用下形成防水性墻體。其施工程序相對而言較簡單，對技術(shù)的專業(yè)性要求比較低。但是深沉攪拌樁技術(shù)在工程施工方案中會受到施工空間的限制。例如在進行施工時，混凝土不能單獨在墻面上使用，必須要和鋼筋一起使用，否則就會出現(xiàn)墻面變形甚至倒塌的現(xiàn)象。另外這種施工技術(shù)還不能完全達到基坑支護的條件，不能提升墻面的剛性和穩(wěn)定性，最終會影響基坑的質(zhì)量和安全。

1.4 排樁

排樁在基坑中的施工是對鋼筋混凝土進行穿孔技術(shù)設(shè)計和鉆孔灌注樁打造支護排列結(jié)構(gòu)，對排樁進行鉆孔是建筑基坑施工技術(shù)的要求，也是提高樁柱緊密度的有效方法。排樁根據(jù)排列形式可以分為密排布置形式、疏排布置形式和規(guī)則排密布置形式。施工人員可以根據(jù)基坑深度、基坑覆蓋范圍、基坑所需的排樁支護選擇合適的布置形式。密排布置形式的排樁相對疏排布置形式和規(guī)則排密布置形式來說，其剛度、穩(wěn)定性都要更強。因此，施工人員要重視樁體之間的銜接性，提升基坑之間的緊密度，保證基坑的支護效果。施工人員還可以在不同的樁體之間安插鋼筋混凝土冒梁，鋼筋混凝土冒梁是保證墻面和基坑牢固的重要支撐點，使樁柱在基坑中形成一個整體，通過鉆孔灌注樁對基坑的攪拌起到防水的目的。灌注樁技術(shù)在基坑中的專業(yè)技術(shù)要求不太復(fù)雜，操作流程簡單，可以降低噪音。

2 建筑基坑支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1 建立系統(tǒng)優(yōu)化模型

建立科學(xué)的系統(tǒng)優(yōu)化模型是設(shè)計人員調(diào)整、優(yōu)化基坑結(jié)構(gòu)的首要目標(biāo)。在傳統(tǒng)工程程序中，設(shè)計人員對基坑支護數(shù)據(jù)采用手工輸入方式并進行人工核算，這樣的形式會導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)誤差，進而影響工程的整體質(zhì)量。因此設(shè)計人員要改變以往人工計算工程造價的這種模式，將計算機作為工程造價的主要工具，將計算機優(yōu)化模型作為基坑支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要模型。隨著科技的發(fā)展，計算機在教育、工程及其他方面得到廣泛運用，比如工程造價模型COSYSMO。COSYSMO是一個系統(tǒng)的工程造價模型，模型的建立主要有七步方法，如圖1所示。COSYSMO模型的參數(shù)可以根據(jù)工程造價師的預(yù)測來估計，直接對企業(yè)的基坑結(jié)構(gòu)成本部門負(fù)責(zé)，其專業(yè)性更強、計算數(shù)據(jù)更加精確。

圖1 七步建模方法論

2.2 建立新型基坑結(jié)構(gòu)支護方法

建立系統(tǒng)優(yōu)化模型后，設(shè)計人員就要對新型模型基坑支護方法進行設(shè)計。傳統(tǒng)的工程設(shè)計原理是“極限平衡”原理，極限平衡原理在工程的實際運用中并不能保證設(shè)計的質(zhì)量，也不能得出精確的數(shù)據(jù)結(jié)論。因此，設(shè)計人員在對新型模型基坑支護方法設(shè)計時一定要考慮支護結(jié)構(gòu)的類型、基坑支護結(jié)構(gòu)的原料、基坑覆蓋的范圍、基坑深度、工程復(fù)雜性等，多方面對方法設(shè)計進行多角度的衡量，從而實現(xiàn)基坑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的。首先，設(shè)計人員要掌握建筑數(shù)據(jù)，通過對工程環(huán)境的勘察找出基坑支護設(shè)備在施工過程中的漏洞，結(jié)合國外基坑結(jié)構(gòu)的支護方法，找到適合自身企業(yè)的基坑結(jié)構(gòu)支護設(shè)計方案。例如，現(xiàn)在工程中使用的灰色系統(tǒng)理論模型法，設(shè)計人員就可以利用這個方法找出最優(yōu)方案；其次，設(shè)計人員要發(fā)揮自己的專業(yè)知識，以積極主動的態(tài)度參與到工程施工中去，為找到科學(xué)的基坑支護計算方法提出專業(yè)性指導(dǎo)和建議，將提高建筑基坑的設(shè)計質(zhì)量作為目標(biāo)，從而推動我國建筑業(yè)的快速發(fā)展；最后，設(shè)計人員要將模型方法運用到實際工程中去，將理論與實踐相結(jié)合，在實踐中使方法得到推廣。

3 工程實例

某建筑開發(fā)商在開發(fā)附近的一塊地，建筑面積是8000m2，房屋總共10層。地下有1層，基坑面積是800m2?；由疃葹?m，工程專家對基坑周長的估計是120m。這項工程在成都龍泉驛站街道辦事處，臨近居民區(qū)。據(jù)測量，該工程的用地距居民區(qū)的建筑有160m左右。施工人員在基坑的施工過程中使基坑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形和移位，給居民的安全造成了嚴(yán)重影響。工程設(shè)計人員打算采用灰色系統(tǒng)理論模型法來預(yù)測計算基坑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1所示。工程管理人員最終采用鉆孔灌注樁技術(shù)來對基坑進行分析，如圖2所示。這次采用的分別為排樁的樁徑為Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm。鉆孔的深度為30～45m，鉆孔后排的直徑為700mm，排樁之間的間距為220mm，基坑支護主要是Φ600mm。將排樁進行鉆孔灌注后，將其運用到對基坑施工過程中可以作為擋土墻面。

表1 灰色系統(tǒng)理論模型法預(yù)測基坑參數(shù)

圖2 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基坑的施工過程

根據(jù)表1得出數(shù)據(jù)結(jié)論，基坑評價數(shù)值與水平位移的深度不成比例，這是因為鉆孔灌注樁在對基坑施工過程會形成對墻面的抵擋作用，雙排水泥攪拌樁可以防止水的滲透，維持墻面的穩(wěn)定，墻面發(fā)生水平位移的距離越遠(yuǎn)，錨桿所承受的拉力越大。在實際工程中，運用灰色理論模型法對基坑進行參數(shù)預(yù)測是在工程部考慮采取鋼筋混凝土鉆孔灌注樁技術(shù)的情況下，對工程的可靠度、工期等因素的綜合考慮，對建立深基坑支護選型方案具有積極的作用，幫助企業(yè)擇優(yōu)選擇，降低企業(yè)的成本，促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

隨著我國市政工程的快速發(fā)展，建筑基坑支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作是當(dāng)前我國施工人員需要考慮的首要工作?；拥陌踩头€(wěn)定不僅可以保障施工人員的安全，還可以增強企業(yè)的競爭力，使企業(yè)的安全效益與經(jīng)濟效益有機地結(jié)合在一起，進而促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1] 李必紅，周健，史秀志.深基坑支護結(jié)構(gòu)選型決策的Fisher判別分析模型[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2011，（9）.

[2] 張玉成，等.多種支護型式在超大深基坑工程設(shè)計中的組合應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報，2014，（S2）.

[3] 段紹偉，沈蒲生.基于工程可靠度、工程造價、工期的深基坑支護結(jié)構(gòu)選型研究[J].湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002，（2）.

[4] 李連祥，等.考慮CFG復(fù)合地基對土體側(cè)向加固作用的基坑支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].巖土工程學(xué)報，2012，（S1）.

作者簡介：王俊英（1972-），女，云南宣威人，曲靖市設(shè)計研究院有限責(zé)任公司建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師，研究方向：房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）