建筑深基坑支护优化设计

建筑深基坑支护优化设计

孟国立

山东正顺建设集团有限公司 山东济南 271100

摘要：本文对建筑深基坑支护技术以及优化设计相关工作内容进行了简单的论述，希望能够对日后工作起到一定的参考性意义。

关键词：建筑；深基坑支护；优化设计

建筑深基坑支护工程具有技术性强、复杂性强、施工风险多等特点，类型主要包括支挡型支护、加固型支护等，每一种类型的施工要点不同，这就要求施工人员加大对建筑深基坑支护工程施工技术的研究力度，明确技术要点，并通过有效手段加强施工管理，以保证质量。

1深基坑支护工程概述

深基坑工程质量关系建筑的稳定性，如何维持建筑深基坑施工工程的稳定性，引起了相关学者的广泛关注。前期相关研究主要针对开挖边坡的稳定性和支撑荷载展开，后期支护技术研究则主要集中于设计基坑底板隆起的解决方案方面。与此同时，有限元分析法逐渐开始应用于深基坑构造模拟中。但随着工程要求的不断提高，为防止基坑在施工过程中发生水平位移，研究方向已向支护结构方面转移。实践证明，通过改变支护结构可有效防止水平位移，因此对深基坑施工支护技术进行探讨。

1.1深基坑支护工程的概念

深基坑支护指的是为保证地下结构施工以及基坑周边环境的安全性，利用一些支挡和加固措施对深基坑侧壁以及周围环境进行保护。深基坑工程在施工过程中很容易出现事故，进而导致施工人员受伤甚至威胁生命安全，这主要是因为施工安全预控措施不到位。开展深基坑支护工程不仅能够降低事故的发生概率，保护施工人员的生命安全，而且可以提高施工质量，确保深基坑不出现问题。因此，应根据设计要点明确支护方案，科学解决地下水位问题，根据实际情况开展土方开挖工作，确保每一道工序的质量都符合要求。

1.2深基坑支护工程的类型

（1）支挡型支护

如果施工区域的地质条件比较好，可直接利用比较稀疏的桩位实现对边坡的支挡，或在相邻桩位之间增加挡板结构，从而增强工程的支撑能力；如果施工区域的地质条件比较差，利用钻孔桩连接连续桩，增强其稳定性与支撑性能；如果地基土较软，则设置两排桩并在桩顶部设置梁，增强各个桩位之间的稳定性，避免边坡变形。此外，根据实际情况将各种桩结合在一起，充分发挥各自的优势。

（2）加固型支护

一般情况下可直接在土体的空隙之间灌入水泥浆或特定溶剂，增强土体的强度。如果遇到软土地基，将水泥搅拌桩连接起来，加强对边坡的保护。这种方式成本较低，操作起来较简单，对环境污染也较小，且防渗性能较好。此外，地下连续墙结构也是常用的支护类型，具有避免深基坑下沉的功能，且能够增强深基坑的防渗能力。

1.3深基坑支护工程的特点

建筑深基坑支护工程施工具有技术性强、复杂性强等特点首先，对施工人员的专业能力要求较高，需严格按照要求与规定开展施工；其次，当前大多数建筑属于高层建筑，且带有地下停车场，这就对深基坑支护工程提出了更高的要求，加上地下管线分布复杂、开挖深度大等因素会影响到具体施工；最后，施工周期相对较长，施工环节也较为复杂，会受到自然和人为等因素的影响，导致施工风险较大。

2建筑深基坑支护工程的施工要点

2.1做好施工前的准备工作

在施工开始之前，做好相应的准备工作。首先，全面分析工程区域的地质条件，积极搜集地质数据；其次，加大对施工现场的勘探力度，了解地下管线与管道的分布情况，并编制地质勘察报告，为后续施工提供帮助。此外，根据现场实际情况以及施工需求分析支护工程施工方案是否合理，不断修改与完善，促进施工方案的贯彻落实。

2.2土方开挖施工要点

土方开挖是深基坑支护施工的前提与基础，影响着支护结构的稳定性，所以必须根据实际情况进行土方开挖。施工单位在保障工程质量的同时应控制尘土污染，确保施工环境干净整洁。例如，在土方开挖过程中，通过分层开挖的方式进行，一边开挖一边运出土体，定期清理基坑环境，减少尘土的产生，但如果开挖过程中出现不良现象应及时停止，保障施工安全和质量。

3支护结构设计与施工技术

（1）考虑支护结构桩身垂直度偏差应在0.5%以内，因此施工现场以1m的高度为桩身，用线坠检查垂直度，并用孔保护连接墙。（2）由于相邻桩之间的距离比较小，因此用间隔法构造一排桩。每桩由2名施工人员施工，其中，1人在坑内施工，1人在坑外施工。（3）施工人员应注意坑壁的位移和裂缝的变化，防止坑壁产生裂缝及土质位移，防止坑内土质产生位移。（4）在距坑5m以上的坑内回填土石，并将堆高控制在1m以内，考虑到暴雨骤降和地下水位上升，会造成渗透性流砂现象，应采取预防“降低或平衡水的动压”原则。（5）采用人工排水降低地下水位；由于施工现场地下水的含砂量为2.8~3.8m，因此主要采用露天排水。排水口设置在距洞口1m以上的位置，并采用连续开放的排水方式控制地下水的沉淀和排放。挖深应在土层1m以下，每隔1m就应及时浇筑墙用混凝土。（6）为防止挖孔桩在施工过程中与岩层发生碰撞，针对短桩、小桩径等特点，采用多层平板加强网架的技术措施。桩基础开挖采用间隔法；在地质条件不能满足1.2m间距的情况下，相邻的两桩形成1对连通的双桩，以便同时施工；采取加强技术措施。

4基坑支护结构的优化

4.1细部设计

完成初步选择后，可对支护方案进行细部设计，设计过程中需使用深基坑支护结构设计软件进行分析和计算，然后结合参数确定工程的建设规范。初步支护方案为：和地面距离4.5m位置按照1：0.3放坡，使用土钉墙进行支护，土钉的水平设计间距为1.4m，布置方法为第1道土钉长度为6m，布置在地表以下1.3m的位置；第2道土钉长度为6m，布置在与地表距离2.6m的位置；第3道土钉长度为5米m，布置在和地表相距3.9m的位置。

4.2有限元分析

使用PLAXIS软件进行有限元分析工作，具有较高的适用性，能完成对复杂的工程地质条件分析，也适合进行变形和稳定性的分析。分析中，根据基坑实际尺寸建模，模型坑壁内侧为30m，外侧为50m，土层厚度为50m；分析过程中允许竖向变形，左右边界的水平位移为0，下边界的各向变形为0；桩体、土钉、锚杆和土的接触面均设置为库伦接触面。经过计算，在开挖深度逐渐增加之后，由于受力不均衡，基坑内侧的土压也会改变，为了避免由于压力不平衡导致基坑坍塌，使用土钉或应力锚杆控制基坑内侧的土压力。锚杆能限制土体，且能和土体构成完整的支护结构，满足支护工作的需要，加强对基坑稳定性的控制。优化设计中，首先对桩径进行了优化，经过计算由于0.6m的桩径缺少足够的刚度，所以将桩径增加到0.8m，能避免影响稳定性，也能满足经济性的要求；原设计中1.6m的桩间距并不能满足对位移控制的要求，使用1.2m的桩间距虽然能满足位移控制要求，但是并不经济，而选择1.4m桩间距对位移控制有比较好的效果，同时也能满足经济需要。

5结束语

深基坑支护是保证建筑工程顺利施工的基础，为了保证深基坑支护的技术应用效果，需要综合考虑不同方面因素选择最合适的支护方案，通过模拟分析加强对支护方案的细节优化，保证深基坑的支护效果。

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