深基坑支护结构设计的优化方法

深基坑支护结构设计的优化方法

赵利明

南京金桩基础工程有限公司 江苏南京 210000

摘要：近年来，随着我国经济社会的迅速发展，各种基础设施的建设日益增多，建筑业也在飞速发展，施工技术的发展对地下结构的要求也越来越高，因此，目前我国的深基坑工程正面临着巨大的挑战，既要保证经济、高效的发展，又要保证安全、可靠，还要对周围的环境进行有效的管理，以保证建筑行业能够更加的发展。这一挑战要求对整个施工全过程以及深基坑工程的最佳设计思想和设计方法进行深入的研究。在进行大规模建筑施工前，深基坑支护结构的合理选择将直接影响到施工的进度与质量，进而影响到施工人员的生命和经济利益。

关键词：基础设施；施工技术；深基坑工程；设计思想

引言：近几年，随着城市化进程的加快，高层建筑和地下空间的使用率得到了极大的提高。作为一种特殊的地下工程施工技术，深基坑支护既要保证施工的安全，又要保证周围的环境和设备不受影响，而且，深基坑的施工时间长，技术要求高，施工环境差，施工质量低，事故频繁发生，不但造成了施工单位的经济损失，而且危及人民的生命。因此，为了保证深基坑的安全，必须制定出实用的结构设计和优化方案。

1.建筑施工中深基坑支护结构的重要意义

深基坑工程既历史悠久，又与时俱进，是一个时代发展的标志。基坑是指在建筑工程中，包括地基和结构地基时，在地面上挖掘出的空间，其开挖深度在5.0 m以上，即深基坑。在建筑施工全过程中，深基坑的选取是保证整个工程顺利进行的关键和基础，它的施工质量将直接关系到建筑物的使用寿命、稳定性、安全性。如何在现有建筑物众多的城市进行深基坑开挖，不仅对支护技术、基坑工程提出了更高的要求，而且对其技术和设计思想也提出了更高的要求。

2.目前我国深基坑支护结构工程的现状

深基坑支护结构设计是近年来国内建设领域的一个技术难点，它是一项涉及多学科知识的施工项目。随着我国经济的快速发展，建筑业迅速发展，建筑物数量不断增加，楼层不断增加。这些新的挑战使得深基坑的施工管理水平不断提高，但由于技术上的不足，导致施工中经常出现一些质量问题。当前，我国深基坑支护结构存在如下特征：

2.1深基坑支护结构工程中深基坑的深度逐渐加深

受目前土地价格昂贵、环保等因素的影响，大多数施工单位都将目光转向了地下空间。在改革开放的早期，在我国的大城市，地下室的数量也很少，更不要说在中小城市了。不过，在大城市和中等城市，三四层的地下空间已经很常见了，相关技术的不断进步使得六七层的地下建筑开始逐渐的增加，有的建筑甚至要更深。

2.2深基坑工程施工地点的地质条件不好

在城市中，建设高层建筑，无法像水电站、核电站那样，在整体土地面积较大且地势较好的地方进行。在城市高层建筑建设方面，通常施工的位置整体的地质条件较差，由于城市可用面积越来越少，因此需要根据城市的发展需求和需求来建设。这就导致了深基坑支护结构施工中存在着较大的问题。

2.3深基坑支护结构工程的基坑工程事故多

深基坑支护工程是一项复杂而又繁琐的工作，一方面是由于地下施工时，地下的地质特征各向异性，无法利用地面常规的测量手段对其进行有效的测量，从而使其无法在地面上进行。而在此基础上，关于深基坑开挖的理论研究还不够成熟，造成了各种地质情况下的施工方法不尽相同，有的施工单位为了施工而偷工减料，建成了一堆豆腐渣工程，造成了大量的基坑事故。

3.设计基坑支护结构的方法与原则

在基坑支护工程的设计中，应遵循以下几点：一是根据基坑工程的整体规划。第二，对基础理论的指导作用给予了充分的关注。第三，对设计进行了全面的计算和分析。第四，要对地表和地下水进行有效的控制。第五，运用“时空效应”的思想，有效地解决了软土区域及支护工程开挖过程中出现的问题，合理、科学的开挖、支护方案、减小变形、保证施工安全。在基坑支护的设计中，必须遵循极限条件下的状态表示，同时，也要对其进行极限状态的划分，一般以极限状态和正常使用极限状态和作为主要特征。在正常使用极限条件下，支护结构出现了严重的变形，妨碍了建筑的正常使用。承载力极限是指支撑结构在最大荷载作用下产生的失稳、严重变形，从而对支护结构及围边环境产生不利影响。因此，在进行基坑支护结构设计时，必须对其进行有限元分析，并对其稳定性、承载力、结构承载力、土体稳定性和锚固进行分析，从而掌握其极限状态。另外，对于具有限制变形的基坑侧墙，应对其周边环境进行校核。在基坑支护中，存在着悬臂桩的嵌固问题，其埋设深度一般为其高度的一倍。而悬臂桩在进行支护时，会发生横向位移，从而对周围环境造成一定的影响，因此，在支护方案选择时，应严格考虑基坑变形对基坑的敏感性，如果有不同的支护方案，可以采用组合支护方法。

4.深基坑支护结构设计的优化方法

4.1在深基坑支护结构工程中，选择合理的深基坑支护结构优化设计方案

在进行深基坑开挖时，应充分考虑到开挖过程中所涉及的地下水、土壤等问题，从而确定最优的支护方案。基坑支护结构的总体设计原则是：注重基础理论的指导。在设计时，要充分地进行计算和分析。做好基坑施工的整体规划。在基坑支护及基坑开挖过程中，应充分利用“时空效应”的理念，以解决基坑支护施工中出现的问题。研究并运用现有的工业和地区基础设施设计规范，并结合本地项目的经验进行全面的优化。与此同时还要考虑到经济效果，以南京市卓越2019G11项目为例，该项目原支护方案为喷锚护坡+钢板桩，后经过优化后全部采用喷锚护坡，在确保基坑安全的情况下，又做到了资金的节约。

4.2深基坑支护结构设计方案参数优化

施工企业需要对桩径和桩距进行优化，桩径和桩距对支护结构的稳定性和经济性有直接的影响，在一定的范围内，桩间距的变化会对基坑的变形产生影响，减小桩间距会增加桩的数目，提高工程造价，不能充分利用桩间土的承载能力。增加桩间距会引起桩间土的失稳，从而造成桩间的土体滑动。因此，合理地选取桩距是非常必要的，合理的桩距可以充分发挥桩身的作用，既能保证工程的经济效果，又能保证支护结构的稳定，并优化嵌固深度。在深基坑工程中，桩嵌固深度的确定是一个十分重要的问题，如果埋入深度太浅，则会使其稳定性下降，如果嵌入深度太大，不仅无法保证其稳定，而且还会消耗大量的能量，从而提高工程造价。所以，正确地选取桩的埋设深度，必须兼顾经济和安全。在工程建设中，深基坑的支护形式多种多样，应根据工程实践和实践经验进行选择。

结束语

总之，随着我国经济的发展，高层建筑和地下工程的数量越来越多，基坑开挖越来越深，这在一定程度上也增加了基坑的风险。因此，在进行基坑开挖之前，必须科学合理地进行支护结构的优化设计，并从中选择合理的优化方案，从而确保其稳定、安全，从而推动该工程的顺利进行。

参考文献

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