深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

于鵬濤 梅利芳

摘 要：近些年來(lái)，隨著城鎮(zhèn)人口數(shù)量的不斷增加，高層建筑以及地下空間的開發(fā)利用得到了很大的發(fā)展，基坑工程不斷朝著復(fù)雜化、深、大的方向發(fā)展，基坑結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)在具體進(jìn)行利用的時(shí)候，也逐漸趨向于綜合化。在地下建筑物不斷增多的背景下，新建地下工程難免會(huì)影響到原有的地下建筑物，基坑支護(hù)方案的合理選擇對(duì)于基坑支護(hù)工程的施工安全和質(zhì)量有著直接的影響。所以，下面我們主要就深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的問題以及相應(yīng)的優(yōu)化辦法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.102

0 引言

在實(shí)際工作過(guò)程中不斷優(yōu)化和完善深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠從根本上確保施工的安全性。就施工企業(yè)方面而言，在對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和完善后具有節(jié)能成本，使施工進(jìn)度得到合理控制的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能夠?qū)⑹┕ば视行嵘蟻?lái)。在具體優(yōu)化深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候則主要分為對(duì)設(shè)計(jì)思路的優(yōu)化以及對(duì)計(jì)算方法的優(yōu)化兩個(gè)方面，將其進(jìn)行有效結(jié)合能夠是計(jì)算工作量的目標(biāo)得到有效減少，進(jìn)而從根本上保證深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。

1 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的問題

1.1 不能有效結(jié)合深基坑開挖的空間效應(yīng)

在分析了開挖階段當(dāng)中深基坑的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，一旦在基坑當(dāng)中產(chǎn)生了水平位移過(guò)大的情況，就會(huì)造成基坑四周向基坑內(nèi)出現(xiàn)的水平位移呈兩邊小、中間大的情況，在基坑長(zhǎng)邊居中的地方容易出現(xiàn)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的情況，所以能夠表明，基坑開挖屬于是空間方面的問題。之前在設(shè)計(jì)深基坑的時(shí)候通常都是將其視為平面應(yīng)變來(lái)進(jìn)行的，而就細(xì)長(zhǎng)條坑而言，平面應(yīng)變的假設(shè)具有一定的科學(xué)性和合理性，但是就其矩形和方形凹坑而言期間具有較大的差異性。因此，必須要在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的空間處理的基礎(chǔ)上，假設(shè)在平面應(yīng)變故障之前必須對(duì)其做出相應(yīng)的調(diào)整，以至于在具體進(jìn)行開挖的時(shí)候于空間效應(yīng)吻合。

1.2 對(duì)土體缺乏科學(xué)取樣

在對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須要對(duì)地基土樣品進(jìn)行分析測(cè)試，對(duì)其物理力學(xué)作用做到全面掌握，進(jìn)而為設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)提供相應(yīng)的支持。通常情況下在開挖深基坑的時(shí)候，必須要嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做好鉆探取樣的工作，因此，需要隨機(jī)獲取土壤樣品。然而，在對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮的時(shí)候具有一定的多邊性和復(fù)雜性。再者，土壤本身的真實(shí)性并不能通過(guò)土壤樣品完全反映出來(lái)，與之相配套的一些設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也無(wú)法完全與實(shí)際保持一致。

1.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算不符合實(shí)際受力

目前，在設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，在計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)受力情況的時(shí)候依然采用的是極限平衡理論，和實(shí)際施工差異相比，計(jì)算結(jié)構(gòu)存在著一定的出入。實(shí)踐表明，從理論方面來(lái)講，部分支護(hù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算安全系數(shù)的時(shí)候利用極限平衡理論是可行的，然而在具體進(jìn)行施工的時(shí)候卻會(huì)有意外產(chǎn)生；雖然部分支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算出來(lái)的安全系數(shù)較小，有的甚至和相關(guān)規(guī)定不符，然而在具體施工環(huán)節(jié)卻具有一定的安全性。就深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)而言，極限平衡理論屬于靜態(tài)設(shè)計(jì)方式的一種。然而，進(jìn)行土體開挖卻屬于是動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，所以隨著時(shí)間的推移土體強(qiáng)度會(huì)有所下降，再者，還會(huì)有變形現(xiàn)象產(chǎn)生。但是，在具體計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常會(huì)忽視這一環(huán)節(jié)。

2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行確定的過(guò)程中，除了要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地質(zhì)條件進(jìn)行充分考慮之外，還要對(duì)其有關(guān)行業(yè)規(guī)定和法律法規(guī)進(jìn)行考慮，從根本上保證深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)安全以及科學(xué)合理性。在對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，在進(jìn)行支護(hù)方式選擇的時(shí)候需要與實(shí)際情況相結(jié)合。主要做法為：在深基坑支護(hù)施工當(dāng)中，支護(hù)方式一般有重力式擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)以及混合式支護(hù)結(jié)構(gòu)。所謂的重力式擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)其實(shí)就是利用自身重量來(lái)確保整體結(jié)構(gòu)的平衡性，避免支護(hù)結(jié)構(gòu)由于各方面的壓力而出現(xiàn)失穩(wěn)的情況。懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)則是在基坑底部嵌入巖土，從而來(lái)支撐地面重量，確保結(jié)構(gòu)的整體平衡性。主要用于土質(zhì)狀況良好、基坑深度較淺的場(chǎng)地。而對(duì)于混合式支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)講，其基礎(chǔ)就是懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，不同之處則在于前者需要增加錨桿來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)，如擋土結(jié)構(gòu)和錨桿等。通常情況下將錨桿固定在基坑防滑面的外部，可以穩(wěn)固土體，所以該方式具有較高的穩(wěn)定性。一般在規(guī)模較大但變形不大的深基坑當(dāng)中應(yīng)用的較多。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算

在計(jì)算深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候有：①?gòu)椥缘鼗?m 法與彈塑有限單元法；②經(jīng)歷平衡法與等值梁法。

第一種計(jì)算方法盡管對(duì)土體變形以及支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考慮，但是其整體仍然不夠完善。比如，在計(jì)算的時(shí)候需要用到參數(shù)m，然而在確定m的時(shí)候卻有一定的難度，這主要是由于：由于不同地址條件的原因，在其取值范圍當(dāng)中并不一致，且差距較大。在具體設(shè)計(jì)深基坑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，m只是一項(xiàng)彈性指標(biāo)，不能直接計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的插入深度。大量實(shí)踐表明，在對(duì)懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候采用彈性地基量m法與實(shí)際測(cè)量得到的位移數(shù)據(jù)不符，所產(chǎn)生的誤差也較大，也就表示樁后土體變形并不在彈性范圍當(dāng)中。

第二種計(jì)算方法在具體計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及插入深度的時(shí)候，主要是結(jié)合墻前后泥土壓力極限平衡條件來(lái)進(jìn)行的。而在具體進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候該方法往往用不到，主要由于技術(shù)條件方面的原因，墻前后泥土壓力極限值很難準(zhǔn)確測(cè)算出來(lái)，通常都是進(jìn)行估算。再者，該方法對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)以及土體變形等并沒有將其考慮在內(nèi)，實(shí)際值和計(jì)算結(jié)構(gòu)具有很大的差別，因?yàn)樵摲椒ㄝ^為較為簡(jiǎn)單，在一些簡(jiǎn)單的基坑挖掘當(dāng)中可以使用。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有明顯的優(yōu)化，在實(shí)踐中必須要給予充分的重視。作為建筑工程當(dāng)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一，對(duì)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)必須要給予高度的重視，加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的引用，同時(shí)還要在具體工作當(dāng)中不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從根本上將工程建設(shè)質(zhì)量提升上來(lái)。

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