复杂环境下深基坑支护优化设计研究

曾 纯 品

(山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014)

复杂环境下深基坑支护优化设计研究

曾 纯 品

(山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014)

介绍了现阶段基坑支护的发展现状及特点，从围护桩墙和支撑设计参数的比较、确定模型的维度、结果的计算等方面，探讨了设计方案的选择方法，并对支护结构方案的选择以及设计进行了阐述，进而确保支护结构的合理性和科学性。

深基坑支护，优化设计，支护方式

1 现阶段基坑支护的发展现状

现阶段我们国家的城市建设得到了更加深刻的发展，城区的建筑物以及地下工程施工的规模也得到了显著的提升。要想更好的解决由于人口的增加而造成出行困难的问题，进而就会使得每个城市开始建筑比较多的地铁系统，并且就是大多数的商业楼都会和地铁车站的门口紧挨着。当这样的一个工程进行施工的时候，基坑围护设计大多数都是选择进行实施防护，最主要的防护手段有：增加围墙嵌固深度、增加坑内地基的加固。这样的一种施工将使得工程量变大，成本上升，不过这项设计的实现需要确保足够的安全这样才能进行优化。

比较复杂的情况下深基坑的优化设计措施直接关系到投资以及别的方面的安全，最先实施的就是选择一个正确的优化方案，接着就是计算对于支护结构本身的优化设计。现阶段深基坑设计的优化措施主要体现在围护墙的形式以及构件的细节方面，还有就是没有对深基坑围护体系方案进行详细的优化分析。这篇文章对于上面提到的问题进行了详细的研究和分析，并且采取了有效的措施对深基坑支护工程进行了优化设计。

所谓的深基坑支护工程指的就是要想确保地下结构施工的施工环境的安全，就需要合理的把控好深基坑进而确保施工能够顺利的进行。深基坑支护工程可以给地下施工作业提供一个可靠的施工环境，这样可以确保工程的安全和稳定。不过深基坑支护工程也是有一定的特点的：

1)深基坑支护工程有一定的风险，深基坑支护结构在其功能上可以看出这个结构只是一个临时的结构，不过当进行施工的时候需要将临时性结构和永久性结构进行对比，需要确保支护工程的安全，进而解除工程中所存在的风险；

2)针对不同的深基坑支护工程可以看出由于地域的不同所表现的特征也是不一样的。当然不一样的地区，地下的土层结构也是不一样的，这就会严重影响到深基坑支护工程的施工质量。土壤的含水量以及受压情况都会影响到深基坑的支护工作。所以当进行不同地区的深基坑工程的时候，需要明确当地的实际情况，进而进行设计工作和施工，这样才可以确保深基坑施工的质量；

3)外界的环境会影响到深基坑支护工程的施工，尤其是对于那些地形复杂的区域，因此对于深基坑的要求也会越来越多；

4)需要具备一定的时间效应。土壤是有一定的蠕变性的，由于时间的流逝，土壤蠕变变形开始变大，所以当进行深基坑支护工程施工的时候需要考虑到土壤的蠕变性；

5)深基坑支护工程是比较系统的。深基坑支护工程的设计以及后期施工都属于一个系统，深基坑支护工程的设计以及施工情况将会直接影响到之后的土工作业，所以需要确保工程的合理性以及科学性。

2 设计方案的选择

1)围护桩墙和支撑设计参数的比较。

要想确保设计和计算能够满足有关的要求，就需要根据有关的规定来进行满足，尤其是需要确保基坑的稳定性、确保围护桩墙有着足够的强度还有就是要把控好基坑的变形，当然最主要的就是要参考实际的施工要求和建筑物的特点需求进而确定所有的参数。

2)确定模型的维度、尺寸和有关参数。

由于边界能够直接影响到建筑物，所以需要确保模型的边界和结构边界外侧相符。然后就是选择正确的施工方式进行土体的施工，当进行分析初始应力以及进行模拟土体开挖过程的时候需要给土体赋予不一样的弹性模量，模拟应用涉及到了围护结构、各层架构以及市政管理。

3)对于结果的计算。

当进行基坑围护桩墙的优化研究的时候，最常使用的就是地基算法来计算围护墙体的变形。当完成基坑施工的时候，可以确保预留出口处上方变形比其他两侧的变形小。当然最主要的就是水管底部距离出入口顶板距离是比较小的，并且出入口的沉降也是比较小的，所以雨水管也具有相同的结构形式，进而产生一定的承托作用。

基坑最大水平位移的位置就是在基坑地面以上接近坑底的位置。为了防止在进行深基坑施工的时候因为部分水管的沉降而造成一定的损伤，所以就需要在进行雨水管铺设的时候，在已经留好的道路两端各布置一个检修井进而增加管线的适应能力。

4)其他重要问题。

a.监测。因为基坑附近的环境是比较复杂的，所以当进行基坑施工的时候需要有专业的部门来对基坑以及周边环境进行监测，明确基坑开挖所需要的时间，之后就是把得到的数据上交给管理部门，这样可以确保工程的顺利进行。

b.开挖土方。这项工程需要开挖比较大的深度，场地有限，并且开挖难度较大，开挖的出土数量直接影响到工程的施工时间，这个工程在进行施工的时候，需要明确以下几点：第一道支撑可以成为施工栈桥；坑内土方的分成需要依次进行，尤其是立柱旁边的土方开挖需要对称实施，这样就可以避免出现滑坡的现象，再有就是不允许两侧的高差超标，否则就会造成立柱位移，这样就会影响到土方施工的安全，当进行施工的时候不要碰撞立柱；当开挖土方的时候需要和支撑施工以及基础施工紧密联系。这样就可以减少暴露时间，从而减少坑内底部土体的暴露时间。

3 支护结构的方案选择以及设计

1)选择正确的基坑支护方案，一个正确的基坑支护方案是会影响到之后工程的成本，并且也会影响到之后的施工情况，当然附近环境的安全性和教育情况都需要一个正确的基坑支护方案来进行保障。通俗的来说，基坑支护方案最需要考虑的就是明挖顺作法以及盖挖逆作法。明挖顺作法需要确保施工工艺的熟练性，这个支护结构体系是单独存在的，并且对于设计进度的进行的制约是比较小的。

盖挖逆作法需要结合主体来开展主体施工的建设，这样就可以减少对于临时支撑设施的使用，并且也会减少基坑内部变形情况的发生，当然也不会影响到周围的环境。跟整体的工程建设来比，这项施工难度是比较大的，施工时间要是较长的话，这个工程就会选择明挖顺作法施工工艺。当选择支护结构的时候，要选择钻孔灌注桩加预应力锚杆支护体系，或者就是钻孔灌注桩加支撑体系等。

2)灌注桩加钢管内支撑支护方法。长条形基坑内部，通过使用钻孔灌注桩的方法，再加设双拼钢管绿色环保建材，选择12个～14个管道来进行支护。当进行支护的时候所选取的钻孔灌注桩的桩径是900 mm，桩的中心距是1 400 mm。所选取的混凝土强度是C30，钢管的型号是2φ450×14，对称距离是在8 m～12 m之间。要想支护桩能够发挥更大的作用，就需要确保整体的刚度，在其顶部设置钢筋混凝土冠梁，这个冠梁的尺寸是1 200 mm×600 mm。要想更好的确保基坑局部的宽度就需要使其有着正确的边桁架ZC1尺寸。还有就是所选择的混凝土的强度也是C30。要想有着足够的开挖空间，就需要在开挖之后设置相应的对称钢管，这样就可以增加开挖的深度。

3)双排桩门式钢架支护设计。这个工程存在着沉式地下广场，要想正确的设计地下广场，就需要建设的时候使用双排桩支护以及圆拱形支护方式。这样一种支护工程建设除去了内支撑，可以增加开挖空间，进而可以使得运输工程能够顺利进行。

要想支护工程能够起到最大的作用，就需要在双排桩之间使用高压旋喷桩，这样的一种桩的使用，能够将钻孔灌注桩和它紧密相连，就可以增加防水挡土的作用。最后就是使用高压旋喷桩，可以增加土层的支撑作用，进而提升整体的抗力水平。

4)圆拱形支护设计。由于这项工程包含了半圆形状设计，所以在选择支护方式的时候便采用了圆拱形支护，这样的一种支护方式对钻孔灌注桩的选择对直径以及桩间距都提出了较高的要求，并且需要桩顶位于地表以下1.2 m，当然也需要对双排桩进行加固。在桩的顶部增加了环梁加固支护系统，这样也就增加了工程的刚度以及结构刚度。环梁的截面需要有一定的规范，这时候选择的混凝土强度也是C30。

5)地铁车站对于基坑的影响。通过以上的分析可以看出，大多数的施工方案都会受到环境的影响，但是有的方案虽然受到了一定的影响仍可以达到周边环境以及建筑的要求，最突出的就是地铁方面。一般来说，商业基坑在进行设计和施工的时候，所需要开挖的面积是比较大的，当然也会受到地铁车站以及管线的影响，不过基坑和车站平行的地区水平净距是在受影响的区域之外，基坑和车站预留通道是有一定距离的，基坑的变形部位主要是横截面处，也就是平行地铁站的部位，并且基坑内部也需要设置一定的支撑系统，因为对于车站的影响是比较小的，所以车站底部埋深是明显大于基坑的底板深度，当然开挖的时候也需要符合先深后浅的原则。

4 结果分析

4.1 正确的选择支护方式以及施工方法

由于工程周边环境是比较复杂的，所以需要正确的把控基坑的变形，当进行支护方案选择时，选择的是地下连续墙加三道钢筋混凝土内部支撑支护方式，这样的一种方式可以很好的把控基坑的变形，并且也可以保证周边建筑物、道路以及地下管道的安全，可以取得很好的效果。

4.2 选择正确的基坑加固方式

这个基坑的底部主要是由强度较低、压缩性较高的软弱粘性土组成的，因为软土的压缩模量是比较低的，大多数的时候单靠支护墙并不能起到很好的控制作用，特别是那些刚度比较大的支护墙，埋入土的深度以及土之间的模量是有一定的差距的，支护墙和土不能够一起发挥作用，墙体自身的稳定性不够，所以就需要加固支护墙内部的软土。对于坑内的加固可以减少支护结构的位移，这样可以保护到基坑周围的建筑和地下管道。

4.3 信息化施工

对于基坑工程的不同特征，需要及时的监测围护结构的受力情况，变形以及周围环境的变化，及时了解施工的情况，进而及时的评价支护结构以及基坑的稳定性。还有就是及时的监控基坑附近的地下水位、地下管道以及附近的建筑物的情况，明确和把控基坑施工对于周边环境的影响，得到的数据可以帮助施工人员更好的进行设计和施工工作，这样就可以给优化施工以及组织施工提供足够的保障，进而确保施工的顺利进行。

5 结语

这篇文章通过对深基坑支护工程设计的研究，进而明确了深基坑支护工程的重要性，特别是环境特别复杂的时候，更需要加强对深基坑支护工程的重视程度。要是出现了偏差的话，就会造成不良的影响，会危及到人们的生命财产安全，所以在进行有关设计的时候需要高度注意，进而确保支护结构的合理性和科学性。

[1] 王李曼.复杂环境下深基坑支护工程优化设计[D].淮南：安徽理工大学,2015.

[2] 董建忠,黄 飞.复杂环境条件下深基坑支护方案设计研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2015(12):34-38.

[3] 汪 丽,张军平.复杂条件下深基坑支护的设计优化[J].土工基础,2016(4):471-475.

Research on optimization design of deep foundation pit support in complex environment

Zeng Chunpin

(ShandongGeologyandMineralResourcesEngineeringSurveyInstitute,Jinan250014,China)

This paper introduced the development status and characteristics of current foundation pit, from the comparison of retaining wall and support design parameters, determined the model dimension, results calculation and other aspects, discussed the selection method of design scheme, and described the selection and design of support structure scheme, then to ensure the reasonable and scientific of support structure.

deep foundation pit support, optimization design, support mode

1009-6825(2017)22-0073-02

2017-05-23

曾纯品(1976- )，男，工程硕士，工程师

TU751

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