淺析地下工程深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳小潔

身份證號：420901198904291120

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淺析地下工程深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳小潔

身份證號：420901198904291120

本文對地下工程基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性進行了闡述，然后討論了深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則與要點，最后提出了需要注意的問題，以供參考。

地下工程；深基坑支護；結(jié)構(gòu)設(shè)計

前言

隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，不僅讓城市高樓林立，也使得建筑的地下工程呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢頭，以做到有限的城市空間得到充分地利用。可是，在建筑地下工程的時候，就需要面對深基坑工程。所謂的“基坑”，就是指工程施工的時候，需要開挖的地坑，主要包括有高層、多層的房屋建筑物的地下室工程，地下市政管網(wǎng)、地鐵等市政工程以及地下車庫等建筑物工程。為了使這些建筑結(jié)構(gòu)不會受到周圍環(huán)境的影響而遭到損毀，就需要采取支護結(jié)構(gòu)。而對于地下工程深基坑的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，則要結(jié)合實際的工程的需要。

1 地下工程基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

由于市政工程地下空間開發(fā)基坑開挖主要集中在房屋和生命線工程相對密集的區(qū)域，因此，對于市政工程地下空間開發(fā)來說，在進行基坑開挖的時候，通常是不存在放坡施工條件的，所以，為了使得深基坑工程更好、更安全的進行施工，在基坑工程開挖時勢必需要進行一定的支護措施加強。基坑支護建設(shè)是其中的重要環(huán)節(jié)，對于整體地下施工環(huán)境的安全性和施工質(zhì)量有著重要保障，能夠確保地面環(huán)境的安全性，對于地面起到重要的支撐作用，還能有效避免地下水滲漏問題。然而，基坑工程施工是一項高風(fēng)險、高難度的項目，一旦出現(xiàn)問題不僅會延誤工期造成經(jīng)濟損失而且嚴(yán)重的事故后果還可能會導(dǎo)致人員傷亡。根據(jù)對國內(nèi)多起深基坑事故原因的調(diào)查分析，深基坑的施工和設(shè)計缺陷是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因，其中設(shè)計缺陷約占40%。基坑支護的目的是確保基坑壁本身的穩(wěn)定和施工安全，確保相鄰的建筑物、周圍地下管線的安全；便于基坑開挖施工及地下工程建設(shè)。因此，研究地下空間施工的基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要的現(xiàn)實意義。

2 地下工程深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

目前國內(nèi)支護結(jié)構(gòu)類型的種類很多，因為不同的支護結(jié)構(gòu)類型所采用的施工工藝和材料不同、因此，支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點比較清晰，不同結(jié)構(gòu)類型的剛度、滲透阻力，施工的復(fù)雜性及其對周邊環(huán)境的影響等各不相同，因此，在深基坑支護設(shè)計應(yīng)符合安全、經(jīng)濟、合理、適用的原則，根據(jù)深基坑的大小、性質(zhì)、工期要求、成本和變形要求等進行靈活的選擇，方案確定之前多比較，努力實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到經(jīng)濟、合理的目標(biāo)。

支護結(jié)構(gòu)選型安全是深基坑支護結(jié)構(gòu)的核心問題，不僅應(yīng)該考慮支持系統(tǒng)本身的安全性，以確保成功的挖掘，與此同時還要確保周圍結(jié)構(gòu)物以及地下管道的正常使用。經(jīng)濟性不僅僅指的是支持結(jié)構(gòu)本身的成本，還應(yīng)考慮到包括施工工期和施工安全等各個方面的綜合經(jīng)濟效益。良好的支持系統(tǒng)，應(yīng)該因地制宜，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，選擇合理的支護結(jié)構(gòu)形式。深基坑支護工程具有臨時的特點，工程建設(shè)，除了最大利益的擴張，也需要最大限度地降低施工成本，因此，設(shè)計師需要充分結(jié)合施工經(jīng)驗實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，在保證深基坑的穩(wěn)定性的同時，最大限度擴大經(jīng)濟和安全效益。

3 地下工程深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點

（1）確定合理的深基坑支護安全等級

影響深基坑安全等級的主要因素除了深基坑開挖的深度以外，工程深基坑所在地的周邊環(huán)境條件以及水文地質(zhì)條件也對其至關(guān)重要。根據(jù)這些因素來確定深基坑側(cè)壁的安全等級，可以對深基坑的支護方法加以初步的選定。

（2）確定合適的深基坑支護形式

深基坑支護系統(tǒng)的選擇是至關(guān)重要的，它很大程度上決定了項目的成本和工期。支護方案選擇是為了讓深基坑工程在安全的前提下總成本最低。通常根據(jù)周邊環(huán)境的嚴(yán)峻程度、深基坑開挖深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定支護模式；支護方式的確定也要考慮不同環(huán)境條件約束下的深基坑或深基坑各邊不同的“安全度”。國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ311-2013）明確劃分出了不同安全等級基坑側(cè)壁相應(yīng)的支護結(jié)構(gòu)選型和重要性系數(shù)。

（3）選用合理的土力學(xué)參數(shù)

土體物理參數(shù)的選擇非常復(fù)雜，在深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果不能準(zhǔn)確地對低級土體的物理力學(xué)參數(shù)取值，其設(shè)計結(jié)果將會受到非常大的影響。土力學(xué)試驗的數(shù)據(jù)表明，內(nèi)摩擦值的誤差如果是5°，那么最后產(chǎn)生的主動土壓力則不相同，導(dǎo)致開挖后土體與原土體的內(nèi)凝聚力差別更大。支護土體的土力學(xué)參數(shù)的選用對支護結(jié)構(gòu)計算有重要影響，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗和實驗成果合理選用。

（4）明確選用的支護形式結(jié)構(gòu)方案

適當(dāng)?shù)闹ёo形式，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案，計算模型符合實際的應(yīng)力特點，是確保支護結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)，具體地說，我們的深基坑支護設(shè)計方案包括周圍土質(zhì)的支護設(shè)計、深基坑內(nèi)降水井道口的分布規(guī)劃、深基坑降水的止水帷幕設(shè)計等幾個方面。要想獲得合理的支護結(jié)構(gòu)方案必須通過技術(shù)和經(jīng)濟比較。也就是說，在現(xiàn)有的施工技術(shù)與經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對所有深基坑支護設(shè)計方案進行可行性分析。在最終的方案脫穎而出后，對這個設(shè)計方案進行了優(yōu)化改進。

3 深基坑支護設(shè)計中的注意事項

（1）在深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面至今沒有一種精確的計算方法。我們在進行土壓力計算時，庫倫和朗肯理論仍然是土壓力分布的確定理論。然而無論采用庫倫土壓力理論還是朗肯土壓力理論都是在一定的理想假設(shè)條件下，在計算中忽視了深基坑內(nèi)外通常存在較大水位差的實際情況，忽視了滲流效應(yīng)對土壓力的影響。計算結(jié)果與深基坑支護結(jié)構(gòu)的實際受力相差太大，既不安全也不經(jīng)濟。因此，施工人員要收集有價值的施工技術(shù)數(shù)據(jù)，建立新型的支護結(jié)構(gòu)計算方法，解決臨時與永久支護機構(gòu)、水結(jié)構(gòu)與受力結(jié)構(gòu)、支護結(jié)構(gòu)型式與深基坑開挖方式的問題，增強深基坑支護結(jié)構(gòu)的綜合處理能力。

（2）建筑深基坑支護結(jié)構(gòu)是很容易發(fā)生變形的，而支護結(jié)構(gòu)的變形又是影響深基坑安全性能的一個關(guān)鍵因素。至于到底是哪些條件致使建筑深基坑的支護結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，其實主要包括支護結(jié)構(gòu)的具體布置、結(jié)構(gòu)所選材料的剛度、土質(zhì)以及地下水、施工技術(shù)以及管道和線路等多個方面。因此，在深基坑開挖之前或者在支護在后，首先都要在設(shè)計上考慮到變形設(shè)計，以保證施工的進程中不會對其周邊建筑物和地下管線等造成破壞。

4 結(jié)束語

綜上所述，地下工程基坑支護工程建設(shè)，是我國城市不斷發(fā)展的必然趨勢，其工程規(guī)模將會越來越大。基坑支護結(jié)構(gòu)是一種特殊的工程構(gòu)筑物，它具有復(fù)雜性、可變性和臨時性的特點，必須做到安全可靠、經(jīng)濟合理。伴隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展與社會的不斷進步，對市政工程基坑支護結(jié)構(gòu)的要求越來越高，因此，設(shè)計人員應(yīng)該結(jié)合自身的設(shè)計經(jīng)驗以及自身的專業(yè)水平在進行市政工程基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，對其進行有效的創(chuàng)新，使設(shè)計出的基坑支護結(jié)構(gòu)能夠進一步滿足市政工程的建設(shè)需求，從而也能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的建設(shè)效果。

［1］馬春燕.地下工程深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)分析［J］.價值工程，2013，29：108-109.

［2］陳麗萍.地鐵深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計與監(jiān)測數(shù)據(jù)分析［J］.鐵道勘測與設(shè)計，2010，02：24-27.