建筑深基坑支護優化設計研究及應用

宋美權

（西北大學基建處陜西西安　710069）

建筑深基坑支護優化設計研究及應用

宋美權

（西北大學基建處陜西西安710069）

本文通過上文分析了西安地區深基坑支護設計與優化施工，在對建筑深基坑的穩定性給予保證的前提下，將施工成本降低下來，降低污染地下水、土質的弊端，并且，將建筑施工速度有效的提升上來。在我國城市化的建設中，優化與研究深基坑支護技術意義非常重大。因此，需要有關部門及工作人員重視起來。

建筑深基坑；支護優化設計；研究及應用

隨著社會經濟的發展與進步，為我國工程建筑行業的發展帶來了極大的推動作用。在施工的過程中，深基坑支護技術是其中非常重要的技術組成，是確保工程能夠順利完成的重要保證，因此，對深基坑支護優化設計進行研究是非常必要。

1　工程概述

1.1開挖建筑深基坑影響周圍環境

在城市化建設不斷發展的背景下，也在不斷增加對地下空間進行利用，這樣一來，深基坑的施工對四周環境的污染和破壞也越來越大，在開挖傳統基坑的時候，時常造成隆起坑底土質的情況，向內推移的基坑兩側的土體之后，這樣就有撓曲的情況出現在維護擋墻中，一旦出現較為嚴重的情況，就是對基坑四周的建筑設施帶來極大的危害，例如，住宅樓、地下預埋電纜和交通干道等都會受到影響。

1.2支護結構的主要類型

內支撐體系和錨拉體系為支撐的主要結構，對擋墻傳遞過來的壓力和水壓力進行承受是它的主要作用，在一些巖石土層一定能夠將充足的錨固力提供出來，這樣可以對錨拉進行使用，在西安地區因為多為濕陷性黃土結構，多數地區的土質較為柔軟，因此，可以經常對內支撐方式進行使用，板墻式、重力式水泥、組合式、板柱式等為圍護的主要結構，同時解決好深基坑周邊的排水問題。

2　分析結構內力計算特征和現狀

在計算建筑深基坑支護內力時，對于支護結構上承受的荷載的計算進行解決，是主要進行解決的問題。深基坑支護結構對靜荷載進行承受，通常用作用在結構底層的壓力來表示，在結構上發揮作用，在傳導附加壓力的時候，以土體為介質，這就是動荷載的主要表現形式。有限元法、土抗力法和極限平衡法為當前對設計坑土體變形和支護結構內力進行計算時的主要方式，各有一定的優缺點存在于這三種方式中，因為較為簡單的受力會存在于極限平衡法中，只需要進行估算，在其中沒有考慮影響因素，有著準確度較差的計算結果，對工程設計的標準很難予以適應，有充分的理論依據存在于有限元法中，但是，在確定土體模型和土性參數時，有著較多的困難，因此，對于結果的準確性就會帶來很大的影響，土抗力方式因為對具體的受力情況非常適合，并且有著非常直觀的計算模型，因此，會有較小的誤差存在于計算結果中。

3　具體的優化設計策略分析

本文通過下文針對西安地區幾種常用的深基坑支護結構進行分析：

3.1優化設計土釘墻支護

3.1.1影響因素分析

土釘的具體間距：讓釘子和土體能夠有效地融合在一起是土釘的主要作用，土釘的強度會受到較大間距的影響，通常將間距控制在2m左右；在16～32mm之內對土釘的直徑進行控制；在70～120mm之內對鉆孔孔徑進行控制，在5～15°對土釘的傾斜角進行控制；控制土釘的長度：土釘墻在對土釘進行使用的時候，在順著支護豎直的方向上，土釘的內力差異會非常的明顯，通常的時候使兩頭的力小，中間的內力較大，一旦有過短土釘存在于頂部，這樣就會有破裂的情況會出現在土釘以外的地表或者土釘的尾部，進而對基坑就會帶來影響，降低基坑的穩定性。因此，應該在0.5～1.2H對土釘的長度進行控制。

3.1.2確定設計變量

在設計土釘墻支護的時候，我們將目標定在土釘墻的造價上，因為土釘的長度、土釘的水平、豎向間距、土釘的直徑和土釘的孔徑等為對目標函數影響較大的一些因素。

將目標函數建設起來。分析目標函數的基本形式，用X表示獲得的最優的設計變量，這樣就會有最小的目標函數值，存在越小的目標函數值，這樣就說明有著最好的可行解的性能，詳細的優化方式：①在工程具體的概況的基礎上，將土體的基本設計參數和基坑參數輸入進去；②將n個初始解在約束條件下生成出來；③被土體合力水平和壓力水平標準值計算出來，對各個土釘墻的穩定性在開挖的過程中逐個的進行驗算。向目標函數中代入所算的具體數值，整體的穩定性就會通過每組數據下的結構表示出來。

3.2優化設計懸臂護坡樁支護結構

確定設計變量，對懸臂式排樁穩定性能夠帶來影響的一些因素應該進行細致的分析。例如：樁的直徑、嵌固定深度、樁體配筋和樁的直徑等，可以通過計算來獲取樁體的嵌固深度，根據設計人員的經驗和規范獲取土地的參數。

與土釘墻的優化設計是相同的，在設計優化懸臂護坡樁支護結構的過程中，也是將目標函數的最小解找出來，存在著越小的目標函數值，就表明有著越好的可行解的性能。

（1）在工程概況的基礎上，將土體和基坑的基本設計參數輸入進去，例如基坑的深度、各層土地的物力參數和基坑的重要系數等。

（2）在土體約束條件的基礎上，將n個初始解隨機均勻的生成出來，將初始種群構造出來。

（3）將計算基坑周圍的被動土地和主動土地的壓力函數編制出來，對被動土壓力合力和主被動土地壓力水平分力的標準值進行計算。

（4）將土層的具體層數獲取出來，斷面的土層用剪力為零表示出來，并且，還應該將最大的剪力和最大的彎矩獲取出來。

（5）向目標函數中將所得的結果代入進去，進而將結果求解出來，在變形約束下對種群能夠滿足規定進行檢驗，并且，用函數對可以的進行表示。

3.3優化設計排樁支護結構中錨索結構

在各類深基坑支護控制位移的過程中，預應力錨索錨固技術在其中發揮著非常重要的作用，其有著明顯的優越性：施工速度快、成本低、質量好、工藝靈巧、結構合理。然而，在回填了基坑之后，就是無法收回那些已經超越了紅線范圍的錨索，這樣就會將較大的污染帶給四周地下空間施工。在以前的深基坑支護施工中，對注漿體和拉索材料之間的粘結力進行利用，向注漿體中將拉力注入進去，這是其基本的工作原理，在向土層中利用注漿體進行傳遞，進而對控制位移和加固土體的作用給予實現。利用對錨索體的受力形式進行改變，能夠多次的進行重復拆卸使用，近些年來，因為在工程建設中對這種方式的應用量在不斷提升，因此，對于這方面的研究也在不斷地增多，對于預應力錨索技術優化設計因為能夠多次拆卸重復的進行使用，進而能夠將施工成本極大的降低下來，對地下污染的問題能夠有效的給予解決。

4　結語

進入21世紀以來，我市的建筑工程項目逐漸增多，對于深基坑支護技術的應用數量也在不斷提升，并且對于技術的要求上也越來越高，在整個工程施工的過程中，深基坑支護優化設計都有所存在，應該優化于各個階段之中，因為，西安地區的地質和水文條件有著本身獨有的特征，因此，在對深基坑支護技術進行應用的過程中，主要有上述幾種，因此，本文以三個主要的技術方式為重點進行了闡述，為我市建筑工程能夠順利的發展提供一定的幫助。

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TU753

A

1673-0038（2015）03-0040-02

2015-1-4

宋美權（1965-），女，工程師，本科，主要從事建筑工程管理方面的工作。