浅析地下工程深基坑支护结构设计

陈小洁

身份证号：420901198904291120



浅析地下工程深基坑支护结构设计

陈小洁

身份证号：420901198904291120

本文对地下工程基坑支护结构设计的重要性进行了阐述，然后讨论了深基坑支护结构设计的原则与要点，最后提出了需要注意的问题，以供参考。

地下工程；深基坑支护；结构设计

前言

随着国家经济的不断发展，不仅让城市高楼林立，也使得建筑的地下工程呈现出快速发展的势头，以做到有限的城市空间得到充分地利用。可是，在建筑地下工程的时候，就需要面对深基坑工程。所谓的“基坑”，就是指工程施工的时候，需要开挖的地坑，主要包括有高层、多层的房屋建筑物的地下室工程，地下市政管网、地铁等市政工程以及地下车库等建筑物工程。为了使这些建筑结构不会受到周围环境的影响而遭到损毁，就需要采取支护结构。而对于地下工程深基坑的支护结构设计，则要结合实际的工程的需要。

1 地下工程基坑支护结构设计的重要性

由于市政工程地下空间开发基坑开挖主要集中在房屋和生命线工程相对密集的区域，因此，对于市政工程地下空间开发来说，在进行基坑开挖的时候，通常是不存在放坡施工条件的，所以，为了使得深基坑工程更好、更安全的进行施工，在基坑工程开挖时势必需要进行一定的支护措施加强。基坑支护建设是其中的重要环节，对于整体地下施工环境的安全性和施工质量有着重要保障，能够确保地面环境的安全性，对于地面起到重要的支撑作用，还能有效避免地下水渗漏问题。然而，基坑工程施工是一项高风险、高难度的项目，一旦出现问题不仅会延误工期造成经济损失而且严重的事故后果还可能会导致人员伤亡。根据对国内多起深基坑事故原因的调查分析，深基坑的施工和设计缺陷是导致事故发生的主要原因，其中设计缺陷约占40%。基坑支护的目的是确保基坑壁本身的稳定和施工安全，确保相邻的建筑物、周围地下管线的安全；便于基坑开挖施工及地下工程建设。因此，研究地下空间施工的基坑支护结构设计具有重要的现实意义。

2 地下工程深基坑支护结构设计的基本原则

目前国内支护结构类型的种类很多，因为不同的支护结构类型所采用的施工工艺和材料不同、因此，支护结构的优缺点比较清晰，不同结构类型的刚度、渗透阻力，施工的复杂性及其对周边环境的影响等各不相同，因此，在深基坑支护设计应符合安全、经济、合理、适用的原则，根据深基坑的大小、性质、工期要求、成本和变形要求等进行灵活的选择，方案确定之前多比较，努力实现优化设计，达到经济、合理的目标。

支护结构选型安全是深基坑支护结构的核心问题，不仅应该考虑支持系统本身的安全性，以确保成功的挖掘，与此同时还要确保周围结构物以及地下管道的正常使用。经济性不仅仅指的是支持结构本身的成本，还应考虑到包括施工工期和施工安全等各个方面的综合经济效益。良好的支持系统，应该因地制宜，根据施工现场的实际情况，选择合理的支护结构形式。深基坑支护工程具有临时的特点，工程建设，除了最大利益的扩张，也需要最大限度地降低施工成本，因此，设计师需要充分结合施工经验实现预期目标，在保证深基坑的稳定性的同时，最大限度扩大经济和安全效益。

3 地下工程深基坑支护结构设计的要点

（1）确定合理的深基坑支护安全等级

影响深基坑安全等级的主要因素除了深基坑开挖的深度以外，工程深基坑所在地的周边环境条件以及水文地质条件也对其至关重要。根据这些因素来确定深基坑侧壁的安全等级，可以对深基坑的支护方法加以初步的选定。

（2）确定合适的深基坑支护形式

深基坑支护系统的选择是至关重要的，它很大程度上决定了项目的成本和工期。支护方案选择是为了让深基坑工程在安全的前提下总成本最低。通常根据周边环境的严峻程度、深基坑开挖深度、工程地质和水文地质条件确定支护模式；支护方式的确定也要考虑不同环境条件约束下的深基坑或深基坑各边不同的“安全度”。国家行业标准《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311-2013）明确划分出了不同安全等级基坑侧壁相应的支护结构选型和重要性系数。

（3）选用合理的土力学参数

土体物理参数的选择非常复杂，在深基坑支护结构设计中，如果不能准确地对低级土体的物理力学参数取值，其设计结果将会受到非常大的影响。土力学试验的数据表明，内摩擦值的误差如果是5°，那么最后产生的主动土压力则不相同，导致开挖后土体与原土体的内凝聚力差别更大。支护土体的土力学参数的选用对支护结构计算有重要影响，应根据当地经验和实验成果合理选用。

（4）明确选用的支护形式结构方案

适当的支护形式，选择合理的结构方案，计算模型符合实际的应力特点，是确保支护结构安全的重要环节，具体地说，我们的深基坑支护设计方案包括周围土质的支护设计、深基坑内降水井道口的分布规划、深基坑降水的止水帷幕设计等几个方面。要想获得合理的支护结构方案必须通过技术和经济比较。也就是说，在现有的施工技术与经验的基础上，对所有深基坑支护设计方案进行可行性分析。在最终的方案脱颖而出后，对这个设计方案进行了优化改进。

3 深基坑支护设计中的注意事项

（1）在深基坑支护结构的设计方面至今没有一种精确的计算方法。我们在进行土压力计算时，库伦和朗肯理论仍然是土压力分布的确定理论。然而无论采用库伦土压力理论还是朗肯土压力理论都是在一定的理想假设条件下，在计算中忽视了深基坑内外通常存在较大水位差的实际情况，忽视了渗流效应对土压力的影响。计算结果与深基坑支护结构的实际受力相差太大，既不安全也不经济。因此，施工人员要收集有价值的施工技术数据，建立新型的支护结构计算方法，解决临时与永久支护机构、水结构与受力结构、支护结构型式与深基坑开挖方式的问题，增强深基坑支护结构的综合处理能力。

（2）建筑深基坑支护结构是很容易发生变形的，而支护结构的变形又是影响深基坑安全性能的一个关键因素。至于到底是哪些条件致使建筑深基坑的支护结构发生变形，其实主要包括支护结构的具体布置、结构所选材料的刚度、土质以及地下水、施工技术以及管道和线路等多个方面。因此，在深基坑开挖之前或者在支护在后，首先都要在设计上考虑到变形设计，以保证施工的进程中不会对其周边建筑物和地下管线等造成破坏。

4 结束语

综上所述，地下工程基坑支护工程建设，是我国城市不断发展的必然趋势，其工程规模将会越来越大。基坑支护结构是一种特殊的工程构筑物，它具有复杂性、可变性和临时性的特点，必须做到安全可靠、经济合理。伴随着我国社会经济的不断发展与社会的不断进步，对市政工程基坑支护结构的要求越来越高，因此，设计人员应该结合自身的设计经验以及自身的专业水平在进行市政工程基坑支护结构设计的过程中，对其进行有效的创新，使设计出的基坑支护结构能够进一步满足市政工程的建设需求，从而也能够实现最佳的建设效果。

［1］马春燕.地下工程深基坑支护结构设计、施工技术分析［J］.价值工程，2013，29：108-109.

［2］陈丽萍.地铁深基坑围护结构设计与监测数据分析［J］.铁道勘测与设计，2010，02：24-27.