深基坑支護(hù)在建筑中的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用

文/孫大博、徐靖、張超 恒大集團(tuán)山東公司總工室 山東濟(jì)南 250100

深基坑的支護(hù)工作主要是為了能夠提高建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在整個(gè)施工過(guò)程中起著重要的作用，尤其在建筑工程施工過(guò)程中，如果深基坑的支護(hù)環(huán)節(jié)過(guò)于簡(jiǎn)單，或者支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程出現(xiàn)一些問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)存在安全隱患。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在建筑深基坑支護(hù)方面取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但是仍面臨一些問(wèn)題，比如支護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)于保守、傳統(tǒng)，使得導(dǎo)致施工的成本較大，甚至出現(xiàn)浪費(fèi)問(wèn)題比較嚴(yán)重。由于目前我國(guó)在深基坑支護(hù)環(huán)節(jié)過(guò)程中的技術(shù)還不夠完善和成熟，因此需要對(duì)升級(jí)更的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改造。

1、建筑的深基坑支護(hù)工程

人口增加以及社會(huì)城市化進(jìn)程的加快，使得人們所利用的地下空間壓力也比較大，傳統(tǒng)的基坑開(kāi)挖一般都會(huì)導(dǎo)致基坑兩側(cè)的土體向一定方向推移，坑底的土發(fā)生隆起，甚至?xí)?dǎo)致周圍的建筑設(shè)施，比如住宅、道路以及地下預(yù)埋電纜等出現(xiàn)一定程度的損壞。在計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力過(guò)程中需要解決的問(wèn)題是支護(hù)結(jié)構(gòu)上承載的電荷，一般情況下，作用于結(jié)構(gòu)上層的壓力被稱為支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的靜載荷，而動(dòng)載荷主要是包括結(jié)構(gòu)上以土體為介質(zhì)傳導(dǎo)的壓力。當(dāng)前我們?cè)谟?jì)算深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的土體變形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法，主要有土抗力，有限元，極限平衡這三種方法，但這三種方法針對(duì)不同的建筑實(shí)際情況進(jìn)行選擇，其中有限元法由于土體的模型以及土抗力的相關(guān)參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確判斷，因此很難保證最后運(yùn)算出的結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，由于土抗法所計(jì)算的模型比較直觀，而且能夠根據(jù)實(shí)際建筑所受力情況進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)用彈性桿系的有限元法所計(jì)算出來(lái)的誤差是比較小的，因此這種方法備受建筑工程青睞，而極限平衡法是一種比較粗略的估算方法，由于受力比較簡(jiǎn)單，因此受影響的因素比較少，最終所獲得的計(jì)算結(jié)果精確度較差。很難實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，近年來(lái)很少有工程建筑使用該方式

2、常見(jiàn)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型

深基坑擋土技術(shù)實(shí)際上就是用土釘墻柱支護(hù)結(jié)構(gòu)，在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，這種支護(hù)方式是相對(duì)簡(jiǎn)單的，因此在很多高層建筑的深基坑建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，這種方式得到了廣泛的利用。土釘墻支護(hù)的原理主要是當(dāng)深基坑和土釘周圍的土相互接觸的過(guò)程中，能夠跟土質(zhì)的團(tuán)體形成一個(gè)組合體，當(dāng)人為或者未知的自然因素是深基坑的周圍發(fā)生邊坡滑動(dòng)的變化時(shí)，土釘墻能夠起到一定的防護(hù)作用，在進(jìn)行深基坑的邊坡防護(hù)過(guò)程中，土釘墻支護(hù)不但能夠有效提升邊坡的穩(wěn)定性，同時(shí)能夠加固兩側(cè)的邊坡土，在合理的圖釘間距之下，通過(guò)提高土層的硬度，能夠有效提升邊坡的承載力。除此之外，深基坑樁采用的大多是連續(xù)墻的支護(hù)方式，該方式的整體性比較好，而且在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中具備的防滲漏效應(yīng)也比較明顯，因此在深層土壤的地基支護(hù)過(guò)程中也廣泛利用連續(xù)墻的支護(hù)方式。由于地下水位中的黏土軟度較高，在很多深基坑中屬于特殊的情況，需要采取特殊措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，或者有的土層沙石硬度較低，黏土的硬度也沒(méi)有達(dá)到所需要的硬度，在這種情況下，要想能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期效果，需要提升建筑施工地級(jí)以上的穩(wěn)定型，再選擇砂石過(guò)程中需要選擇一些防水性較好的建筑材料，從而能夠?qū)崿F(xiàn)硬度方面的要求。在深基坑的支護(hù)中其鋼筋混凝土的土土排樁布置，在采用排樁圍護(hù)的過(guò)程中，可以按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行布局，員工在施工過(guò)程中需要特別注意，對(duì)于混凝土的灌注和挖孔環(huán)節(jié)，地基支護(hù)的擋土結(jié)構(gòu)是以粘土作為基礎(chǔ)的，地基支護(hù)中密疏排布和與樁之間的距離是關(guān)鍵，是需要相關(guān)人員注意的，要根據(jù)不同的地基地形來(lái)選擇合適的排布方式。

3、對(duì)建筑深基坑支護(hù)的優(yōu)化方案

在實(shí)際的墻體作業(yè)過(guò)程中，影響土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的因素主要是土釘?shù)拈L(zhǎng)度和傾角，再對(duì)釘墻支護(hù)作業(yè)中相關(guān)人員需要將土釘墻的支護(hù)，傾角控制在一定的范圍內(nèi)，必須意識(shí)到土釘傾角的量度重要性。運(yùn)用土釘墻的方式減少土釘?shù)氖芰Σ罹唷Ｍ瑫r(shí)工作人員還需要明確土釘?shù)膶?shí)際作用，通過(guò)將土釘和土質(zhì)進(jìn)行結(jié)合來(lái)提升土地的硬度。為了能夠確保土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題性，在設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)過(guò)程中，工作人員需要不斷完善變量方案，在實(shí)際的支護(hù)作業(yè)中，變量是土釘墻的核心設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，影響變量的主要因素土釘?shù)拈L(zhǎng)度，直徑，孔徑，以及豎向間距等。工作人員需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)優(yōu)化土釘之間的系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)計(jì)劃方案對(duì)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效分解，根據(jù)土釘墻的支護(hù)方式，推導(dǎo)出相應(yīng)的水平分力值，但是在基坑工作中需要面臨地下水的問(wèn)題，工作人員應(yīng)當(dāng)確保土質(zhì)的聯(lián)系和地下水位的識(shí)別，不斷突破技術(shù)運(yùn)用，不同的基坑開(kāi)挖方式保證基坑的穩(wěn)定性，做好降水，排水的工作，提高項(xiàng)目的質(zhì)量。

由于土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)主要受到圖釘傾角，長(zhǎng)度，間距的影響，因此在對(duì)于圖釘墻，支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要確保土釘?shù)膬A角控制在十度左右，如果土釘順著支護(hù)豎直方向的內(nèi)力相差顯著，原因主要是因?yàn)橹虚g兩頭內(nèi)力差距明顯，土釘墻在使用過(guò)程中土釘在順著支護(hù)豎向方向的內(nèi)力相差明顯，一般情況下，中間大兩頭小，而如果土釘太短，那么土釘尾部和外部的地表有可能會(huì)出現(xiàn)破裂，甚至導(dǎo)致基坑失去穩(wěn)定性，因此，土釘?shù)拈L(zhǎng)度最好控制在0.5到1.2h之間，土釘主要就是為了讓土地和釘子能夠進(jìn)行有效結(jié)合，由于間距過(guò)大，也會(huì)影響土釘?shù)膹?qiáng)度。除此之外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，土釘墻的支護(hù)方面主要以土釘墻的造價(jià)作為參考，影響較大的函數(shù)主要是土釘?shù)拈L(zhǎng)度，孔徑，直徑等，需要做好這幾個(gè)因素方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

小結(jié):

本文我們通過(guò)深基坑結(jié)構(gòu)的介紹，可知土釘墻支護(hù)地下連續(xù)墻支護(hù)，排樁圍護(hù)，這些都包括在深基坑結(jié)構(gòu)過(guò)程中，在深基坑的建筑工作中，工作人員需要根據(jù)建筑的實(shí)際情況，對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅能夠有效提升基坑支護(hù)的穩(wěn)定性，提高工程質(zhì)量，同時(shí)能夠?yàn)檎麄€(gè)建筑企業(yè)帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)，社會(huì)效益，有利于我國(guó)建筑企業(yè)實(shí)現(xiàn)持續(xù)性發(fā)展。

[1]謝琳.復(fù)雜條件下的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)選型研究及實(shí)例分析[J].廣東土木與建筑,2018,25(01):1-3+35.

[2]郭躍.復(fù)雜場(chǎng)地條件下的軟土深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].浙江建筑,2017,34(06):19-22+39.

[3]黃國(guó)海.建筑深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2017(20):11-12.

[4]隋倩倩,王彬,孫晶,方高峰.建筑深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材,2017(10):84.