曾 純 品

(山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014)

復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

曾 純 品

(山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014)

介紹了現(xiàn)階段基坑支護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)，從圍護(hù)樁墻和支撐設(shè)計(jì)參數(shù)的比較、確定模型的維度、結(jié)果的計(jì)算等方面，探討了設(shè)計(jì)方案的選擇方法，并對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇以及設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，進(jìn)而確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性。

深基坑支護(hù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，支護(hù)方式

1 現(xiàn)階段基坑支護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我們國家的城市建設(shè)得到了更加深刻的發(fā)展，城區(qū)的建筑物以及地下工程施工的規(guī)模也得到了顯著的提升。要想更好的解決由于人口的增加而造成出行困難的問題，進(jìn)而就會(huì)使得每個(gè)城市開始建筑比較多的地鐵系統(tǒng)，并且就是大多數(shù)的商業(yè)樓都會(huì)和地鐵車站的門口緊挨著。當(dāng)這樣的一個(gè)工程進(jìn)行施工的時(shí)候，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)大多數(shù)都是選擇進(jìn)行實(shí)施防護(hù)，最主要的防護(hù)手段有：增加圍墻嵌固深度、增加坑內(nèi)地基的加固。這樣的一種施工將使得工程量變大，成本上升，不過這項(xiàng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)需要確保足夠的安全這樣才能進(jìn)行優(yōu)化。

比較復(fù)雜的情況下深基坑的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施直接關(guān)系到投資以及別的方面的安全，最先實(shí)施的就是選擇一個(gè)正確的優(yōu)化方案，接著就是計(jì)算對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)階段深基坑設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施主要體現(xiàn)在圍護(hù)墻的形式以及構(gòu)件的細(xì)節(jié)方面，還有就是沒有對(duì)深基坑圍護(hù)體系方案進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化分析。這篇文章對(duì)于上面提到的問題進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析，并且采取了有效的措施對(duì)深基坑支護(hù)工程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

所謂的深基坑支護(hù)工程指的就是要想確保地下結(jié)構(gòu)施工的施工環(huán)境的安全，就需要合理的把控好深基坑進(jìn)而確保施工能夠順利的進(jìn)行。深基坑支護(hù)工程可以給地下施工作業(yè)提供一個(gè)可靠的施工環(huán)境，這樣可以確保工程的安全和穩(wěn)定。不過深基坑支護(hù)工程也是有一定的特點(diǎn)的：

1)深基坑支護(hù)工程有一定的風(fēng)險(xiǎn)，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在其功能上可以看出這個(gè)結(jié)構(gòu)只是一個(gè)臨時(shí)的結(jié)構(gòu)，不過當(dāng)進(jìn)行施工的時(shí)候需要將臨時(shí)性結(jié)構(gòu)和永久性結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，需要確保支護(hù)工程的安全，進(jìn)而解除工程中所存在的風(fēng)險(xiǎn)；

2)針對(duì)不同的深基坑支護(hù)工程可以看出由于地域的不同所表現(xiàn)的特征也是不一樣的。當(dāng)然不一樣的地區(qū)，地下的土層結(jié)構(gòu)也是不一樣的，這就會(huì)嚴(yán)重影響到深基坑支護(hù)工程的施工質(zhì)量。土壤的含水量以及受壓情況都會(huì)影響到深基坑的支護(hù)工作。所以當(dāng)進(jìn)行不同地區(qū)的深基坑工程的時(shí)候，需要明確當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)工作和施工，這樣才可以確保深基坑施工的質(zhì)量；

3)外界的環(huán)境會(huì)影響到深基坑支護(hù)工程的施工，尤其是對(duì)于那些地形復(fù)雜的區(qū)域，因此對(duì)于深基坑的要求也會(huì)越來越多；

4)需要具備一定的時(shí)間效應(yīng)。土壤是有一定的蠕變性的，由于時(shí)間的流逝，土壤蠕變變形開始變大，所以當(dāng)進(jìn)行深基坑支護(hù)工程施工的時(shí)候需要考慮到土壤的蠕變性；

5)深基坑支護(hù)工程是比較系統(tǒng)的。深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)以及后期施工都屬于一個(gè)系統(tǒng)，深基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)以及施工情況將會(huì)直接影響到之后的土工作業(yè)，所以需要確保工程的合理性以及科學(xué)性。

2 設(shè)計(jì)方案的選擇

1)圍護(hù)樁墻和支撐設(shè)計(jì)參數(shù)的比較。

要想確保設(shè)計(jì)和計(jì)算能夠滿足有關(guān)的要求，就需要根據(jù)有關(guān)的規(guī)定來進(jìn)行滿足，尤其是需要確保基坑的穩(wěn)定性、確保圍護(hù)樁墻有著足夠的強(qiáng)度還有就是要把控好基坑的變形，當(dāng)然最主要的就是要參考實(shí)際的施工要求和建筑物的特點(diǎn)需求進(jìn)而確定所有的參數(shù)。

2)確定模型的維度、尺寸和有關(guān)參數(shù)。

由于邊界能夠直接影響到建筑物，所以需要確保模型的邊界和結(jié)構(gòu)邊界外側(cè)相符。然后就是選擇正確的施工方式進(jìn)行土體的施工，當(dāng)進(jìn)行分析初始應(yīng)力以及進(jìn)行模擬土體開挖過程的時(shí)候需要給土體賦予不一樣的彈性模量，模擬應(yīng)用涉及到了圍護(hù)結(jié)構(gòu)、各層架構(gòu)以及市政管理。

3)對(duì)于結(jié)果的計(jì)算。

當(dāng)進(jìn)行基坑圍護(hù)樁墻的優(yōu)化研究的時(shí)候，最常使用的就是地基算法來計(jì)算圍護(hù)墻體的變形。當(dāng)完成基坑施工的時(shí)候，可以確保預(yù)留出口處上方變形比其他兩側(cè)的變形小。當(dāng)然最主要的就是水管底部距離出入口頂板距離是比較小的，并且出入口的沉降也是比較小的，所以雨水管也具有相同的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)而產(chǎn)生一定的承托作用。

基坑最大水平位移的位置就是在基坑地面以上接近坑底的位置。為了防止在進(jìn)行深基坑施工的時(shí)候因?yàn)椴糠炙艿某两刀斐梢欢ǖ膿p傷，所以就需要在進(jìn)行雨水管鋪設(shè)的時(shí)候，在已經(jīng)留好的道路兩端各布置一個(gè)檢修井進(jìn)而增加管線的適應(yīng)能力。

4)其他重要問題。

a.監(jiān)測。因?yàn)榛痈浇沫h(huán)境是比較復(fù)雜的，所以當(dāng)進(jìn)行基坑施工的時(shí)候需要有專業(yè)的部門來對(duì)基坑以及周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，明確基坑開挖所需要的時(shí)間，之后就是把得到的數(shù)據(jù)上交給管理部門，這樣可以確保工程的順利進(jìn)行。

b.開挖土方。這項(xiàng)工程需要開挖比較大的深度，場地有限，并且開挖難度較大，開挖的出土數(shù)量直接影響到工程的施工時(shí)間，這個(gè)工程在進(jìn)行施工的時(shí)候，需要明確以下幾點(diǎn)：第一道支撐可以成為施工棧橋；坑內(nèi)土方的分成需要依次進(jìn)行，尤其是立柱旁邊的土方開挖需要對(duì)稱實(shí)施，這樣就可以避免出現(xiàn)滑坡的現(xiàn)象，再有就是不允許兩側(cè)的高差超標(biāo)，否則就會(huì)造成立柱位移，這樣就會(huì)影響到土方施工的安全，當(dāng)進(jìn)行施工的時(shí)候不要碰撞立柱；當(dāng)開挖土方的時(shí)候需要和支撐施工以及基礎(chǔ)施工緊密聯(lián)系。這樣就可以減少暴露時(shí)間，從而減少坑內(nèi)底部土體的暴露時(shí)間。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的方案選擇以及設(shè)計(jì)

1)選擇正確的基坑支護(hù)方案，一個(gè)正確的基坑支護(hù)方案是會(huì)影響到之后工程的成本，并且也會(huì)影響到之后的施工情況，當(dāng)然附近環(huán)境的安全性和教育情況都需要一個(gè)正確的基坑支護(hù)方案來進(jìn)行保障。通俗的來說，基坑支護(hù)方案最需要考慮的就是明挖順作法以及蓋挖逆作法。明挖順作法需要確保施工工藝的熟練性，這個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系是單獨(dú)存在的，并且對(duì)于設(shè)計(jì)進(jìn)度的進(jìn)行的制約是比較小的。

蓋挖逆作法需要結(jié)合主體來開展主體施工的建設(shè)，這樣就可以減少對(duì)于臨時(shí)支撐設(shè)施的使用，并且也會(huì)減少基坑內(nèi)部變形情況的發(fā)生，當(dāng)然也不會(huì)影響到周圍的環(huán)境。跟整體的工程建設(shè)來比，這項(xiàng)施工難度是比較大的，施工時(shí)間要是較長的話，這個(gè)工程就會(huì)選擇明挖順作法施工工藝。當(dāng)選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，要選擇鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)體系，或者就是鉆孔灌注樁加支撐體系等。

2)灌注樁加鋼管內(nèi)支撐支護(hù)方法。長條形基坑內(nèi)部，通過使用鉆孔灌注樁的方法，再加設(shè)雙拼鋼管綠色環(huán)保建材，選擇12個(gè)～14個(gè)管道來進(jìn)行支護(hù)。當(dāng)進(jìn)行支護(hù)的時(shí)候所選取的鉆孔灌注樁的樁徑是900 mm，樁的中心距是1 400 mm。所選取的混凝土強(qiáng)度是C30，鋼管的型號(hào)是2φ450×14，對(duì)稱距離是在8 m～12 m之間。要想支護(hù)樁能夠發(fā)揮更大的作用，就需要確保整體的剛度，在其頂部設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，這個(gè)冠梁的尺寸是1 200 mm×600 mm。要想更好的確保基坑局部的寬度就需要使其有著正確的邊桁架ZC1尺寸。還有就是所選擇的混凝土的強(qiáng)度也是C30。要想有著足夠的開挖空間，就需要在開挖之后設(shè)置相應(yīng)的對(duì)稱鋼管，這樣就可以增加開挖的深度。

3)雙排樁門式鋼架支護(hù)設(shè)計(jì)。這個(gè)工程存在著沉式地下廣場，要想正確的設(shè)計(jì)地下廣場，就需要建設(shè)的時(shí)候使用雙排樁支護(hù)以及圓拱形支護(hù)方式。這樣一種支護(hù)工程建設(shè)除去了內(nèi)支撐，可以增加開挖空間，進(jìn)而可以使得運(yùn)輸工程能夠順利進(jìn)行。

要想支護(hù)工程能夠起到最大的作用，就需要在雙排樁之間使用高壓旋噴樁，這樣的一種樁的使用，能夠?qū)@孔灌注樁和它緊密相連，就可以增加防水擋土的作用。最后就是使用高壓旋噴樁，可以增加土層的支撐作用，進(jìn)而提升整體的抗力水平。

4)圓拱形支護(hù)設(shè)計(jì)。由于這項(xiàng)工程包含了半圓形狀設(shè)計(jì)，所以在選擇支護(hù)方式的時(shí)候便采用了圓拱形支護(hù)，這樣的一種支護(hù)方式對(duì)鉆孔灌注樁的選擇對(duì)直徑以及樁間距都提出了較高的要求，并且需要樁頂位于地表以下1.2 m，當(dāng)然也需要對(duì)雙排樁進(jìn)行加固。在樁的頂部增加了環(huán)梁加固支護(hù)系統(tǒng)，這樣也就增加了工程的剛度以及結(jié)構(gòu)剛度。環(huán)梁的截面需要有一定的規(guī)范，這時(shí)候選擇的混凝土強(qiáng)度也是C30。

5)地鐵車站對(duì)于基坑的影響。通過以上的分析可以看出，大多數(shù)的施工方案都會(huì)受到環(huán)境的影響，但是有的方案雖然受到了一定的影響仍可以達(dá)到周邊環(huán)境以及建筑的要求，最突出的就是地鐵方面。一般來說，商業(yè)基坑在進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候，所需要開挖的面積是比較大的，當(dāng)然也會(huì)受到地鐵車站以及管線的影響，不過基坑和車站平行的地區(qū)水平凈距是在受影響的區(qū)域之外，基坑和車站預(yù)留通道是有一定距離的，基坑的變形部位主要是橫截面處，也就是平行地鐵站的部位，并且基坑內(nèi)部也需要設(shè)置一定的支撐系統(tǒng)，因?yàn)閷?duì)于車站的影響是比較小的，所以車站底部埋深是明顯大于基坑的底板深度，當(dāng)然開挖的時(shí)候也需要符合先深后淺的原則。

4 結(jié)果分析

4.1 正確的選擇支護(hù)方式以及施工方法

由于工程周邊環(huán)境是比較復(fù)雜的，所以需要正確的把控基坑的變形，當(dāng)進(jìn)行支護(hù)方案選擇時(shí)，選擇的是地下連續(xù)墻加三道鋼筋混凝土內(nèi)部支撐支護(hù)方式，這樣的一種方式可以很好的把控基坑的變形，并且也可以保證周邊建筑物、道路以及地下管道的安全，可以取得很好的效果。

4.2 選擇正確的基坑加固方式

這個(gè)基坑的底部主要是由強(qiáng)度較低、壓縮性較高的軟弱粘性土組成的，因?yàn)檐浲恋膲嚎s模量是比較低的，大多數(shù)的時(shí)候單靠支護(hù)墻并不能起到很好的控制作用，特別是那些剛度比較大的支護(hù)墻，埋入土的深度以及土之間的模量是有一定的差距的，支護(hù)墻和土不能夠一起發(fā)揮作用，墻體自身的穩(wěn)定性不夠，所以就需要加固支護(hù)墻內(nèi)部的軟土。對(duì)于坑內(nèi)的加固可以減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移，這樣可以保護(hù)到基坑周圍的建筑和地下管道。

4.3 信息化施工

對(duì)于基坑工程的不同特征，需要及時(shí)的監(jiān)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況，變形以及周圍環(huán)境的變化，及時(shí)了解施工的情況，進(jìn)而及時(shí)的評(píng)價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)以及基坑的穩(wěn)定性。還有就是及時(shí)的監(jiān)控基坑附近的地下水位、地下管道以及附近的建筑物的情況，明確和把控基坑施工對(duì)于周邊環(huán)境的影響，得到的數(shù)據(jù)可以幫助施工人員更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工工作，這樣就可以給優(yōu)化施工以及組織施工提供足夠的保障，進(jìn)而確保施工的順利進(jìn)行。

5 結(jié)語

這篇文章通過對(duì)深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)的研究，進(jìn)而明確了深基坑支護(hù)工程的重要性，特別是環(huán)境特別復(fù)雜的時(shí)候，更需要加強(qiáng)對(duì)深基坑支護(hù)工程的重視程度。要是出現(xiàn)了偏差的話，就會(huì)造成不良的影響，會(huì)危及到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以在進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要高度注意，進(jìn)而確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性。

[1] 王李曼.復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護(hù)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].淮南：安徽理工大學(xué),2015.

[2] 董建忠,黃 飛.復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2015(12):34-38.

[3] 汪 麗,張軍平.復(fù)雜條件下深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].土工基礎(chǔ),2016(4):471-475.

Research on optimization design of deep foundation pit support in complex environment

Zeng Chunpin

(ShandongGeologyandMineralResourcesEngineeringSurveyInstitute,Jinan250014,China)

This paper introduced the development status and characteristics of current foundation pit, from the comparison of retaining wall and support design parameters, determined the model dimension, results calculation and other aspects, discussed the selection method of design scheme, and described the selection and design of support structure scheme, then to ensure the reasonable and scientific of support structure.

deep foundation pit support, optimization design, support mode

1009-6825(2017)22-0073-02

2017-05-23

曾純品(1976- )，男，工程碩士，工程師

TU751

A