宋東清

（南京市浦口新城開發(fā)建設(shè)有限公司，江蘇 南京 211800）

基坑支護(hù)的主要是通過排樁，樁撐、樁錨等，加固基坑，進(jìn)而起到提高基坑穩(wěn)定性的作用。為保證基坑重要系數(shù)能夠達(dá)到安全等級(jí)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性能夠起到?jīng)Q定性作用[1]。在我國(guó)，以往針對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究中，主要是通過混凝土結(jié)構(gòu)支護(hù)基坑，但傳統(tǒng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在支護(hù)軸力低的問題。由此可見，傳統(tǒng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)中存在明顯不足有待改進(jìn)，鋼管樁的主要結(jié)構(gòu)包括；鋼管、企口榫槽、企口榫銷，能夠?qū)悠鸬街ёo(hù)作用。拉森鋼板作為綠色建筑材料中的一種，近年來受到建筑行業(yè)的大力追捧，其主要形狀為U型，適用于建橋圍堰、大型管道鋪設(shè)等方面，也能夠起到一定的支護(hù)作用。不僅如此，拉森鋼板具備極高的防水能力，具有高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)。為了解決傳統(tǒng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)中存在的不足，本文以基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)作為此次課題的研究對(duì)象，通過鋼管樁與拉森鋼板的應(yīng)用，提出對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文技術(shù)致力于從根本上提高基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力，進(jìn)而為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論支持。

1 鋼管樁與拉森鋼板的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)

1.1 計(jì)算基坑鋼管樁支護(hù)內(nèi)力

本文在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)中，引進(jìn)鋼管樁，針對(duì)基坑支護(hù)在鋼管樁結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算上的優(yōu)化主要在于，將以往使用的靜力平衡法替換為假想梁法，假想梁法作為國(guó)內(nèi)外針對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算中最先進(jìn)的計(jì)算方法，相比于傳統(tǒng)靜力平衡法具有明顯的計(jì)算精度高的優(yōu)勢(shì)[2]。運(yùn)用假想梁法計(jì)算鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的具體流程為：首先，可以假設(shè)在基坑支護(hù)過程中鋼管樁支護(hù)中擋墻在基底以下存在一個(gè)假想鉸組織結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要起到劃分作用；在此基礎(chǔ)上，利用假想鉸對(duì)假想梁進(jìn)行劃分；最后，通過假想較位移計(jì)算鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)。針對(duì)基坑支護(hù)過程中鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算方式上的優(yōu)化，采用國(guó)內(nèi)外中最為先進(jìn)的假想梁法進(jìn)行計(jì)算。使用假想梁法對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在此過程中，結(jié)合庫(kù)倫土壓力理論，設(shè)鋼管樁支護(hù)的內(nèi)力為E，則有公式（1）。

在公式（1）中，g指的是鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，單位為m；H指的是鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)假想點(diǎn)位置；K指的是鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑圍護(hù)中擋墻基底假想鉸組織結(jié)構(gòu)與地面之間的夾角?；诠剑?），可以得出鋼管樁支護(hù)的內(nèi)力，在內(nèi)力能夠承載的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)[3]。通過設(shè)計(jì)鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，致力于滿足基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際需求。

1.2 計(jì)算基坑支護(hù)拉森鋼板支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)

在計(jì)算基坑鋼管樁支護(hù)內(nèi)力后，還需要在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中引進(jìn)拉森鋼板，進(jìn)一步對(duì)基坑起到穩(wěn)定支護(hù)作用。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算基坑支護(hù)拉森鋼板支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)其目標(biāo)函數(shù)為T，詳見公式（2）。

公式（2）中，Y指的是拉森鋼板的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，單位為m；E指的是基坑基本支護(hù)結(jié)構(gòu)假想點(diǎn)位置；R指的是基坑土質(zhì)孔隙率。通過公式（2），得出基坑支護(hù)拉森鋼板支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)。在計(jì)算基坑支護(hù)拉森鋼板支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的過程中，必須精確假想點(diǎn)位置，防止由于假想點(diǎn)位置不準(zhǔn)確造成基坑支護(hù)拉森鋼板支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定誤差大的問題。

1.3 采用拉森鋼板加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

以上述計(jì)算得出的基坑支護(hù)拉森鋼板支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)為依據(jù)，采用拉森鋼板加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。基于基坑支護(hù)難度大的特點(diǎn)，在應(yīng)用支護(hù)技術(shù)時(shí)，要盡可能的選擇與施工圖紙匹配度最高的支護(hù)類型作為一級(jí)支護(hù)內(nèi)容。本文通過采用拉森鋼板加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，在原有復(fù)合頂板錨網(wǎng)索主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的基礎(chǔ)上設(shè)置拉森鋼板，加固頂板錨網(wǎng)索。采用拉森鋼板加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要作用是保證支護(hù)地層的穩(wěn)定性，將支護(hù)框架區(qū)間設(shè)置為支護(hù)影響區(qū)。通過安置旋噴樁止水帷幕雙管，并在地面進(jìn)入隔水層至少1m處進(jìn)行注漿加固，以此分析采用拉森鋼板加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果。針對(duì)采用拉森鋼板加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)處理區(qū)地層加固所需的注漿量，可以根據(jù)注漿量理論建筑空隙表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。設(shè)加固所需的注漿量為V，可得公式（3）。

公式（3）中，L指的是拉森鋼板框架區(qū)間環(huán)寬，單位為m；D1指的是基坑開挖直徑，單位為m；D指的是拉森鋼板外徑，單位為m。通過公式（3），在得出加固所需注漿量的基礎(chǔ)上，對(duì)注漿速度進(jìn)行計(jì)算。設(shè)加固注漿速度為，可得公式（4）。

公式（4）中，N指的是掘進(jìn)速度，單位為mm/min。根據(jù)公式（4）得出的具體數(shù)據(jù)，通過采用拉森鋼板加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，為基坑支護(hù)提供良好的土層環(huán)境。因此，通過基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)中的拉森鋼板，能夠起到加固復(fù)合頂板錨網(wǎng)索的應(yīng)用效果。

1.4 設(shè)計(jì)一次基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

采用拉森鋼板加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)一次基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，制定該基坑支護(hù)方案。一次支護(hù)結(jié)構(gòu)作為本文設(shè)計(jì)技術(shù)下的基本結(jié)構(gòu)，需要結(jié)合兩點(diǎn)主要參考條件，即為：基坑掘進(jìn)條件以及基坑基本支護(hù)條件。基坑掘進(jìn)條件中包括：挖掘機(jī)型號(hào)、掘進(jìn)速度以及土質(zhì)條件；基坑基本條件中包括：基坑尺寸參數(shù)以及基坑巖性等。本文采用耦合支護(hù)的方案，共包括3點(diǎn)主要內(nèi)容：第一點(diǎn)為，在基坑支護(hù)中，一次支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須與施工圖紙具有極高的適配度；第二點(diǎn)為，在挑選一次支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料時(shí)，必須重視材料的防水性，盡可能使用環(huán)保型綠色材料，針對(duì)此方面拉森鋼板能夠滿足；第三點(diǎn)為，在設(shè)計(jì)一次支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料時(shí)，一定要考慮到其性價(jià)比。綜合上述3點(diǎn)主要內(nèi)容，最大限度上保證一次基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

1.5 設(shè)置二次基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

以計(jì)算得出的一次基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)為依據(jù)，通過設(shè)置二次基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，致力于滿足基坑基本支護(hù)的實(shí)際需求。在對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將對(duì)二次基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐作為支護(hù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了提升支護(hù)裝置的強(qiáng)度，本章采用左旋筋螺紋材質(zhì)的錨桿作為臨時(shí)支撐主要裝置，在此行為實(shí)施過程中，考慮到施工行為會(huì)受到多種外界條件因素與環(huán)境因素的影響，受到影響后臨時(shí)支撐會(huì)受到自身重力的影響，出現(xiàn)塌陷的問題。為了降低上述提出問題的出現(xiàn)概率，持續(xù)選擇120.0型號(hào)的鋼筋作為臨時(shí)支撐裝置的材料，并結(jié)合此種材料的支撐行為，對(duì)其支撐行為發(fā)生過程中的示意圖進(jìn)行描述。如下圖1所示。

圖1 支撐行為發(fā)生過程示意圖

結(jié)合上述圖1所描述的示意圖，為了在此基礎(chǔ)上那個(gè)推升支撐結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，可借鑒三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，建立一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系，對(duì)臨時(shí)支撐進(jìn)行穩(wěn)定結(jié)構(gòu)規(guī)劃。在完成對(duì)整體結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)后，選擇對(duì)鋼管樁進(jìn)行焊接處理，焊接過程中，使用至少20.0mm直徑的鋼管對(duì)其進(jìn)行支撐，并使用至少100.0mm直徑的橫管作為鋼筋支撐網(wǎng)，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行跨度連接，確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與封閉性。以此，實(shí)現(xiàn)基于鋼管樁與拉森鋼板的基坑支護(hù)，完成該項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)。

2 實(shí)例分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

構(gòu)建實(shí)例分析，內(nèi)容為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次實(shí)驗(yàn)對(duì)象為某基坑，針對(duì)該基坑土層的物理學(xué)參數(shù)具體內(nèi)容，詳見表1。

表1 該基坑土層物理學(xué)參數(shù)

結(jié)合表1信息，為該基坑土層物理學(xué)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，首先，將本文設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，采用鋼管樁與拉森鋼板對(duì)該基坑執(zhí)行支護(hù)，通過matalb軟件測(cè)得其支護(hù)軸力。而后，將傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)為對(duì)照組，同樣對(duì)該基坑執(zhí)行支護(hù)，通過matalb軟件測(cè)得其支護(hù)軸力。通過上述可知，本次實(shí)例分析中，設(shè)置對(duì)比指標(biāo)為支護(hù)軸力，支護(hù)軸力能夠體現(xiàn)出該技術(shù)對(duì)基坑的支護(hù)強(qiáng)度，支護(hù)軸力越高證明該技術(shù)的支護(hù)穩(wěn)定性越好。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

支護(hù)軸力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，詳見表2。

表2 支護(hù)軸力對(duì)比表

通過表2可知，本文設(shè)計(jì)技術(shù)下，支護(hù)軸力能夠相比于對(duì)照組具有明顯的提升效果，證明此次技術(shù)設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的可行性，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語

本文通過實(shí)例分析的方式，證明了設(shè)計(jì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。因此，有理由相信通過本文設(shè)計(jì)，能夠解決傳統(tǒng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對(duì)本次支護(hù)軸力測(cè)定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)一步提高支護(hù)軸力測(cè)定結(jié)果的可信度。這一點(diǎn)，在未來針對(duì)此方面的研究中可以加以補(bǔ)足。還需要對(duì)基坑的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，以此為提高基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合質(zhì)量提供建議。