深基坑工程支護方案優化及應用研究

秦苻瑛梁鵬

（中國建筑西南勘察設計研究院有限公司 四川 成都 610052）

深基坑工程支護方案優化及應用研究

秦苻瑛梁鵬

（中國建筑西南勘察設計研究院有限公司 四川 成都 610052）

通過對深基坑工程支護優化設計的研究，提出了深墓坑支護設計的優化方法及優化步驟，將深基坑支護優化設計參數進行了分析，從而充分認識到深基坑支護設計工作的重要性。

深基坑；支護；優化

最近幾年，深基坑事故發生率逐年上升，特別是在沿海城市表現得更加明顯。根據相關的信息，深基坑工程的好壞會影響到周圍的建筑物，給國家帶來一定的經濟損失。由于設計方面相對保守，出現材料浪費的現象。在市場競爭逐漸增加的情況下，深基坑工程的支護要做到安全、穩定，經濟而且高效，所以說，優化深基坑的設計將變得十分重要。

1　深基坑支護工程的概述

1.1深基坑支護方法的發展現狀

最初的深基坑支護方法在很多年前就出現了，當時采取的方法主要是人工挖孔樁，伴隨著科學技術的進一步發展，已經出現鋼板樁、地下連續墻、鋼筋混凝土預制樁、鉆孔灌注樁和深層攪拌樁機械等，以此來支撐結構。到了20世紀80年代，發達國家在現有技術上引進錨固技術，結合很多支護的形式結構，如支撐錨、錨板、管錨、錨樁和墻壁錨等，這些形式的結構非常普遍的進行使用。這些結合支護結構的方法是針對傳統的板，支撐并進一步改善和強化，為了能夠更好的處理板、撐、樁、管之間的土壤封閉性，進而更好的防止滲透的損失，當剝落和風化問題出現時，能夠在此基礎上，適當的添加掛網。當20世紀90年代時，新的土釘墻護法的出現也得到了普遍應用，受到海外和國內許多學者的重視。目前，我們對噴錨網土壤配套設計方法和巖土工程深基坑噴錨網支護進一步強化，并且能夠普遍的推廣這些措施和應用。

1.2深基坑支護方法的應用情況

伴隨著中國經濟水平的快速發展，很多深基坑支護工程運用在房地產開發工作中，出現了一些問題，需要進一步改造和強化現有方法。然而，由于土釘墻托管和噴錨網支撐這兩種方式具有許多如施工方便，順應性強，成本低等優點。因此，有著廣闊的發展空間，應在全國范圍內大力推廣應用。隨著施工技術水平的不斷提高，更先進的技術和方法運用到工程項目中，就會出現更高級的支護方法。在實際工程中，我們應比較和選擇各類開挖方案，同時推動工程支護優選方法的迅速發展，從而獲得最佳的經濟效益和合理的支護方案。

2　優化設計依據及目的

深基坑工程是一個系統工程，建設深基坑施工的結構不同，除了不同類型的土壤、地下水位、土力學參數大小和環境條件等，與支護的選擇有關，結構的選擇類型是否合理，合理的話才能安全、穩定、順利的建設，縮減周期，帶來一定的社會利益和經濟利益。

2.1支護結構選擇的原因

（1）基坑的幾何形狀、基坑場地的面積、深度和寬度等。

（2）挖掘結構承受載荷包含：①橫向載荷；②垂直載荷；③地震荷載；④風荷載；⑤地面超載。

（3）工程地質和水文地質條件包含：①勘測數據的內容和巖石物理力學參數測試方法；②地下水環境和地表水的分配，承壓含水層，密閉氣體狀況。

（4）環境條件包含：①周圍的自然坑區；②基坑形勢周圍的建筑和基礎設施的使用類型；③各地公用設施和生命線坑；④基坑周圍的交通情況和路線情況；⑤基坑坑周圍水域（河道）的狀態；⑥基坑的區域環境、特殊條件和施工坑的特別要求等。

（5）基礎設施和建設要求，支護結構的上層建筑。

（6）基坑開挖及排水方法。

（7）基坑場地周圍已有基坑支護構造形式或相似基坑支護結構的形式在施工中的成功或失敗的原因及教訓。

（8）現已應用的各種支護技術的特點與適用范疇。

（9）開挖設計的所有者。

（10）挖掘相應的設計規則，標準指南。

2.2深基坑支護優化設計目的及技術經濟分析相比

（1）優化設計的目標包含：①以保證基坑的土壁平穩和施工的安全性。②保證相鄰的建筑物、地下管線、公用設施的安全。③有助于施工土方的開挖地下室。④支護結構的施工便利，經濟。

（2）深基坑支護的技術和經濟的分析，主要包含：①構成深基坑開挖費用：材料成本、支護結構施工費、設備費、人工費、稅收、保險費用、管理費、貸款利息、基坑開挖土方的運輸成本、棄土費、回填費用、城市衛生費、沉淀建設成本、電子環保收費、施工監測費、公用事業、建筑成本、運輸成本、臨時設施費、利潤。②優選整體方案，實施對比的原則：技術的可靠性、領先性和施工可行性分析；環境影響評價；施工期間的支護結構工期比較分析；集成項目的基坑結構經濟比較。

3　優化方法及步驟

基坑支護優化包含：通用整體的優化和相同方案的優化細節。首先應按照現場情況和業主的需求進行選擇合理的優化支護類型，然后細化方法，如懸臂樁土的深度，如釘土的長度、角度，樁-錨支護錨桿的長度，傾角和樁徑，樁的距離，為了優化達到最經濟的節約，保持最穩定的環境。

3.1支護方案優化

針對于優化支護方案的選擇，沒有配套開挖方案，可以節約成本。如果現場條件可以的話，應首先考慮。如果現場條件不可以的話，可以研究采取上等級+低土釘的支護方案，土釘墻分級的上部+下部樁計劃。土釘支護方案不能使用時，能夠采取使用懸臂樁、雙懸臂樁、水泥攪拌方案，這三個方案，應該使用雙懸臂樁為主。懸臂樁支護方案不能使用時，可采納上部放坡（或土釘墻）+下部錨樁方案。當基坑變化有標準的要求，我們可以制定錨定方案，地面上的連續墻方案，當連續墻為地下室的墻壁，采納地下連續墻的方法可以起到省錢的作用。這些是研究邊坡支護的結果，要顧及防水，應使用粉末噴涂或噴射灌漿。

3.2支護的優化方法

對于優化支護的方法，可以有很多種。對于沒有設計的支護，為了能夠確保安全性和穩定性，主要決定在最大坡度角和潛在的最危險的滑動面。對于懸臂支護，主要是首選深樁的高度，樁徑，樁間距。采用雙樁時，需要優選樁長，樁點的設置；對于土釘墻，主要是長度、角度和首選土釘的間距；對錨的支護，主要是為了保證樁的直徑，樁間距和螺栓道數，它決定信道的數目和錨定位置是特別重要的，它可以使鋼筋樁的量挖掘到最小。旨在確定最低的成本和最安全的解決方案，在實際的的項目上，要求設計者對比各種方案，才能優選出合適的支護方案。

4　應用實例

根據上面涉及的支護方案，例如，土釘墻與錨噴支護的相互對比，哪種方案更合適，在地理條件優越的地區都會遇到，要按照安全、經濟、建設周期等因素加以考慮。根據安全的角度，土釘墻是一種靈活的支護，允許某種程度的坡頂位移，而錨噴支護是硬性的支護，坡頂位移可以掌控；根據經濟的角度，土釘墻更實惠，這是錨樁不能相對比的，根據建設周期，土釘墻的施工設備輕巧，操作方便，是一種更靈活的施工方法，而錨桿施工期長；從基坑的深度來說，錨固比土釘墻深，土釘一般不大于20m，錨樁可以達到30M深度（需要使用多通道支持）。對特定的錨桿支撐位置、錨桿傾角、樁支架之間距離等，直接影響了最大彎距，也會影響到樁的配筋情況。關于單支點的錨樁優化，主要是優化錨定位置，是錨固點距樁頂的距離，使得樁的最大彎距最小。

例如，某沿海城市的基坑坑，二層的地下室，開挖深度是8.5m，設計成一個單路錨樁，有兩個方案：①挖掘到錨定位置的深度但是不設置支撐；②增加支撐后開挖至坑挖的底部，當錨桿支撐位置的變化時，當支撐點在樁頂時，支撐力最小為145.6kN/m，而最大彎矩為7.3kN·m/m，隨著錨位發生移動，支撐的反作用力增加，樁嵌固深度和彎矩變小。當支撐點位置深度為5.2m時，兩個條件上的最大彎矩都相當接近，并且支撐反力和樁嵌固深度較為適中，選擇4.2m設計作為支撐位置。取最大彎矩322kN·m/m進行了加固，其中可以顯著的降低配筋率。

這些只是探討優選錨樁支護系統中錨桿位置的優選，而其他類型的支護也存在優化問題，按照具體問題具體分析。支護優化方案和相同方案的詳細優化原理在不同的階段重視的地方不同，主要是在施工階段的細節優化，但不是絕對化。

5　結論語

根據以上的論述，我們針對深基坑工程支護方案的優選工作進行了詳細的研究和探索，根據深基坑的實際情況，采取合適的方案，在一定程度上降低成本，從而得到最為科學合理的方案。

[1]蔡福安.論基坑支護方案優化研究及其應用[J].科技創新與應用，2014，35：227.

[2]徐楊青.深基坑工程設計方案優化決策與評價模型研究[J].巖土工程學報，2005，07：844～848.

[3]楊培明.深基坑工程支護方案的優化設計[J].現代物業（上旬刊），2013，09：85～87.

TU753

A

1673-0038（2015）34-0104-02

2015-8-6

秦苻瑛（1990-），男，四川仁壽人，助理工程師，本科，從事建筑工程工作。

梁鵬（1988-），男，福建三明人，助理工程師，本科，從事巖土工程勘察設計工作。