深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)及分析

張麗平

摘 要： 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國(guó)城市化進(jìn)程也越來(lái)越快，人們對(duì)建筑工程的需求量也在不斷增加，這就使得建筑行業(yè)發(fā)展非常迅速，建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，建筑類型多種多樣。與此同時(shí)，人們對(duì)建筑的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。為了提高建筑工程的質(zhì)量與安全，延長(zhǎng)建筑工程的使用壽命，深基坑技術(shù)的實(shí)施是關(guān)鍵。為了保證深基坑不出現(xiàn)變形，就需要基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)。本文主要是針對(duì)-深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)相關(guān)情況，進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞： 深基坑； 支護(hù)變形控制； 設(shè)計(jì)； 分析

隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，建筑工程的數(shù)量與日俱增，而深基坑正是在建筑工程數(shù)量較多的情況下使用的一種關(guān)鍵性技術(shù)。這也是保證建筑工程質(zhì)量與安全的重要技術(shù)措施。為了保證深基坑正常發(fā)揮作用，就要對(duì)其進(jìn)行支護(hù)，因此，需要對(duì)深基坑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，避免其發(fā)生變形，如果支付變形，會(huì)直接影響到工程的施工質(zhì)量與安全。在這種情況下深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)，就非常重要。其中深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)，既包括支護(hù)本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也涵蓋了與之相鄰的建筑、管線和道路，而本文主要是針對(duì)支護(hù)本身的變形控制設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。

1. 深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)的具體要求分析

深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)在具體設(shè)計(jì)中，要具有一定的依據(jù)，主要是深基坑的尺寸，最大荷載力，附近建筑環(huán)境、道路環(huán)境、管線環(huán)境以及地理地質(zhì)條件等。為了符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，要在一定的設(shè)計(jì)要求之下進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。具體如下：

1.1 技術(shù)要求

深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)，（1）要具備一定的抗滑穩(wěn)定性，抗傾覆穩(wěn)定性，同時(shí)要達(dá)到抗管涌和抗隆起的要求。[1]（1）要對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證強(qiáng)度是實(shí)際變形量與深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)的要求相符合。

1.2 投資要求

要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，研究，制定科學(xué)的深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)造價(jià)最低，在保證設(shè)計(jì)方法符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡量減少投資，降低造價(jià)，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 工期要求

深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)，要結(jié)合施工具體情況，對(duì)施工程序，施工標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)施工環(huán)節(jié)的具體期限等有一個(gè)明確的標(biāo)記，盡量使施工簡(jiǎn)潔快速，提高施工效率，縮短工期，避免延誤工期。

1.4 深基坑周圍的環(huán)境要求

深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)，不能只考慮深基坑本身情況，還要關(guān)注與之聯(lián)系密切的周圍環(huán)境。注意周圍環(huán)境對(duì)深基坑變形的實(shí)際要求。保證在深基坑施工時(shí)，其周圍的建筑、管保、道路等發(fā)生位移、沉降和傾斜的程度都在規(guī)定范圍之內(nèi)，避免對(duì)其周圍的各種建筑、管線、道路造成損害和嚴(yán)重的影響。

2. 深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)方案分析

2.1 科學(xué)建立深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)模型

深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)，一般需要建立科學(xué)的設(shè)計(jì)模型，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完整的呈現(xiàn)，便于發(fā)現(xiàn)問題，方便修改，以保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。[2]建立深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)模型，一般主要包括四個(gè)設(shè)計(jì)要素：一是設(shè)計(jì)變量的確定。首先要根據(jù)實(shí)際情況，正確選取深基坑支護(hù)的具體形狀和參數(shù)等數(shù)據(jù)信息，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、比較，為優(yōu)化深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。二是明確目標(biāo)。深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)，要確定一個(gè)明確的目標(biāo)，要具備一個(gè)目標(biāo)函數(shù)。在深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，要有一個(gè)完整的整體目標(biāo)，有目的地進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且這個(gè)目標(biāo)的設(shè)定要具有科學(xué)性與合理性，同時(shí)，造價(jià)上要保證最低。三是確定一個(gè)約束條件。基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)，需要對(duì)設(shè)計(jì)的變量進(jìn)行科學(xué)取值，在取值的過(guò)程中，不能沒有限制，任意選取，要保證具備一個(gè)合理的約束條件，保證取值的科學(xué)性和規(guī)范性。四是要建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型。在深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)中，要建立一個(gè)完整的數(shù)學(xué)模型，有利于保證設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性。要根據(jù)設(shè)計(jì)變量，列出相應(yīng)的函數(shù)，再根據(jù)設(shè)定的約束條件，優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，在限制條件下，選取一個(gè)適當(dāng)?shù)淖兞浚瑥亩购瘮?shù)值最佳。

2.2 合理設(shè)計(jì)單支點(diǎn)錨樁

首先要合理選擇錨點(diǎn)的具體位置，這也是保證單支點(diǎn)錨樁設(shè)計(jì)最優(yōu)的前提，[3]接著就是錨樁截面的設(shè)計(jì)，要在改變錨點(diǎn)受力情況，改變錨桿位置的基礎(chǔ)上，使反彎點(diǎn)的彎矩值大概一致，然后把這個(gè)具體的值作為錨樁截面設(shè)計(jì)的具體依據(jù)。一般錨樁的位置與深基坑的頂端越接近，其產(chǎn)生的位移距離就越小。所以，在對(duì)錨樁位置進(jìn)行選擇時(shí)，壓盡量減少錨桿的位移距離，同時(shí)要保證深基坑頂端的位移距離盡可能的小。此外，還要算出深基坑支護(hù)的入土深度、最大正彎矩和向彎矩，以此作為參考數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確選擇深基坑支護(hù)的最優(yōu)位置，確定最佳錨樁截面積和錨點(diǎn)承受力，從而保證單支點(diǎn)錨樁設(shè)計(jì)的合理性、準(zhǔn)確性。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)多支點(diǎn)錨樁

在多支點(diǎn)錨樁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，（1）挖掘基坑到第一道錨桿的位置，保證深基坑支護(hù)呈懸臂狀態(tài)，接著對(duì)支護(hù)樁的內(nèi)力和樁頂位移距離進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，然后根據(jù)實(shí)際情況的變化，做出適當(dāng)調(diào)節(jié)，使其達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)計(jì)方案合理。[4]（2）在正確確定第一道錨桿的位置之后，對(duì)第二根錨桿的錨桿的位置進(jìn)行確定。在實(shí)際確認(rèn)過(guò)程中，要對(duì)第一道錨桿的撐反力進(jìn)行計(jì)算，一般采用彈性抗力有限原發(fā)計(jì)算方法，接著對(duì)錨點(diǎn)的受力和錨樁頂端的位移進(jìn)行計(jì)算，最后對(duì)第二根錨桿的最大位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。（3）以此類推，在確定第一根和第二根錨桿位置的基礎(chǔ)上，深基坑挖至坑底進(jìn)行標(biāo)高，根據(jù)實(shí)際情更合理調(diào)整錨撐點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)整。從而使多支點(diǎn)錨樁的設(shè)計(jì)更加科學(xué)。

3. 深基坑支護(hù)變形控制的策略分析

3.1 保證嵌固深度

在對(duì)深基坑支護(hù)變形進(jìn)行控制的過(guò)程中，根據(jù)觀察分析發(fā)現(xiàn)，圍護(hù)樁嵌固深度不斷增加的過(guò)程中，樁體發(fā)生的水平位移和深基坑底的隆起程度就會(huì)相應(yīng)減小，其中，深基坑底隆起減小的程度要比樁體發(fā)生的水平位移減少的程度大。[5]當(dāng)嵌固深度達(dá)到一定程度和標(biāo)注時(shí)，樁底慢慢地不再發(fā)生變形，如果樁長(zhǎng)繼續(xù)延長(zhǎng)，降低圍護(hù)樁變形的作用也不再明顯，但是對(duì)減少深基坑底隆起還是具有一定的作用。為了更好地控制深基坑支護(hù)變形，要保證嵌固的具體深度。

3.2 強(qiáng)化支撐的位置設(shè)置

深基坑支護(hù)變形受到很多因素的影響，其中支撐的位置變化對(duì)其影響很大。一旦深基坑支付支撐的位置發(fā)生變化，必將引起深基坑支護(hù)變形的發(fā)生。支撐位置變化的具體程度直接影響著深基坑支護(hù)變形的程度。因此，在對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)深基坑支付結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形的具體影響，結(jié)合深基坑施工空間環(huán)境等各方面的因素，進(jìn)行綜合考慮，從而正確設(shè)置支撐的位置，盡量避免其大幅度的變化。

3.3 控制支撐剛度

深基坑支護(hù)變形與支撐剛度的變化也具有一定的關(guān)系，通過(guò)實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，支撐剛度的增加會(huì)減小圍護(hù)樁水平位移的最大值，但是不會(huì)對(duì)深基坑支護(hù)位移發(fā)生過(guò)大的變化，因此，可以根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)采取增加支撐剛度的方式，進(jìn)一步控制深基坑支護(hù)變形。

3.4 合理設(shè)置隔離墻

深基坑技術(shù)一般是應(yīng)用于數(shù)量較多的建筑群，因此，在施工過(guò)程中，面臨的施工環(huán)境比較復(fù)雜。更好地發(fā)揮的深基坑的實(shí)際作用，為了防止深基坑變形，要采取深基坑支護(hù)，為了進(jìn)一步控制支護(hù)變形，需要根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)置隔離墻。隔離墻的設(shè)置很大程度上能夠起到加固深基坑的作用，但是如果設(shè)置不合理，很可能會(huì)適得其反，不但不會(huì)發(fā)揮加固作用，還會(huì)加重深基坑的變形，因此，在實(shí)際設(shè)置中，要綜合分析施工實(shí)際，結(jié)合各種影響因素，保證隔離墻設(shè)置的科學(xué)性、合理性。

3.5 對(duì)深基坑坑底進(jìn)行加固

對(duì)基坑坑底的土體進(jìn)行加固，是控制深基坑支護(hù)變形的重要途徑之一。加固的具體方法一般是在坑底增加土體，主要采用裙邊加固法、抽條加固法和二者結(jié)合的加固法，通過(guò)加固作用，保持坑底的穩(wěn)定性，從而控制深基坑支護(hù)變形。

結(jié)論：在現(xiàn)代建筑工程建設(shè)中，深基坑技術(shù)發(fā)揮著重要作用，但深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)的水平，對(duì)深基坑施工質(zhì)量的影響很大，因此，要在實(shí)際設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體要求，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體程序和要點(diǎn)，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，采取有效的措施，加強(qiáng)對(duì)深基坑支護(hù)變形控制的力度，從而整體上提高建筑工程的質(zhì)量，促進(jìn)建筑行業(yè)又好又快發(fā)展。

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