浅谈基坑支护优化设计

陈淑强

（新疆建筑科学研究院有限责任公司，乌鲁木齐830000）

1 建筑工程常用的几种基坑支护

就基坑支护而言，其实质是一种支挡、加固与保护措施，其是为了保障地下结构施工、基坑周边环境安全，在基坑周边环境采用支护措施。基坑支护在建筑工程施工中具有重要的保护作用，给工程项目后续的施工奠定基础。现阶段，建筑工程常用的几种基坑支护有工字钢基坑支护、SMW（Soil-cement Mixing Wall）型支护、地下连续墙等。其中，工字钢基坑支护具有刚度大、成本低、受力性能好等优点，适用于砂性土、粒径小于100mm 的砂卵石基坑；SMW 型支护具有止水帷幕、桩支护于一体的优势，其是由深层搅拌桩发展起来的；地下连续墙是借助各种挖槽设备和特质泥浆，根据施工要求，在地下挖出符合要求的沟槽，之后将钢筋笼放置于沟槽内，并在沟槽内注入混凝土，从而形成连续的地下墙体，以发挥承重、防渗挡土的作用[1]。

2 基坑支护结构设计

2.1 基坑支护结构的设计原则

根据结构破坏程度的不同，基坑工程需采用不同的安全等级，其中结构破坏程度分为不严重、严重、很严重，对应的安全等级为三级、二级、一级。就深基坑支护结构设计来说，其主要按正常使用极限状态、承载力极限状态两种状态进行设计，其中，正常使用极限状态又被称为变形极限状态，是以变形极限为界，进行相关的基坑设计；承载力极限状态又被称为应力极限状态，是以极限应力值为界限进行的基坑设计。

2.2 基坑支护结构选型

确保坑壁稳定、保障施工安全是基坑支护的目的；保障附近建筑物（构造物）、管线的安全是基坑支护的要求；保证支护结构施工方便、经济合理是基坑支护的重要前提。为了达到基坑支护的目的和要求，则需要选择因地制宜、安全经济、施工方便的支护体系。要想实现上述目的，在支护体系设计过程中，应根据基坑工程的现场情况和周围环境，选择恰当的支护类型，并掌握支护结构的安全变位量，保障支护体系的安全，同时应尽量降低对周围建筑的影响。

2.3 基坑支护结构设计的计算方法

有限元法是现阶段挡土墙内力分析的主要计算方法，该方法不仅将基坑开挖的多种因素考虑其中，并能够使挡土结构形式优化、开挖过程科学合理化。就挡土结构有限元分析法而言，其主要包括弹性杆系有限元法、连续介质有限元法两种计算方法。其中，弹性杆系有限元法具有计算模型简单、计算参数易获取、计算结果可靠等优点，是我国当前的重要计算方法之一；连续介质有限元法，在计算机技术不断提高的背景下，尤其是一些有限元计算软件的引入，推动了该方法的应用。

3 基坑支护优化

3.1 基坑支护设计方案优化的重要性

因基坑支护类型较多，相应的设计方案也比较多。为了保障施工的安全有效，在选择合理支护结构类型的同时，还应对基坑支护方案进行优化。优化基坑支护方案是十分重要的，主要表现为：一是选择符合工程项目的最佳设计方案，能够保障基坑的稳定性、安全性；二是设计方案的优化，在一定程度上降低了投资成本，遵循了经济合理性原则；三是为基坑周围环境提供了保障，减少了工程事故的发生，极大程度上促进了环境效益、经济效益、社会效益的增加[2]。

3.2 基坑支护优化的内容

就基坑支护来说，其优化内容主要包括三点，即优选基坑支护类型、优化支护结构、实时优化施工过程。具体来说，优选基坑支护类型，根据基坑的地质情况和周围环境等，综合考虑各种因素，选择最佳的支护类型；优化支护结构，其主要在选定的支护类型方案的基础上，对方案的细部（支护桩的桩径和桩距，支撑点的位置和层等）进行优化计算，该优化计算主要采用的方法是弹性抗力法，在已知支护系统位移、剪力、最大弯矩等参数的条件下，进行相应的计算，从而获得准确、有效的计算结果；实时优化施工过程，即在基坑支护的施工过程中，根据实时检测的信息进行合理的优化，从而保障施工的顺利、高效开展[3]。

3.3 基坑支护方案的优化方法

对于基坑支护方案的优化，可以采用多目标模糊优化方法，对基坑支护方案的工期、造价、机械设备等方面进行评比和优选，从而找到最佳的支护方案。在实际的基坑支护设计中，应考虑多目标优化问题，因为部分目标存在矛盾，常常无法实现各目标的同步优化，因此，应对各个目标情况进行了解和掌握，从而获得一个适宜的优化方案。

4 结语

综上所述，基坑支护是工程项目建设的重要组成部分之一。选择适宜的基坑支护类型，加强基坑支护的设计方案和施工过程优化，极大程度上保障了基坑支护的质量，从而保障了工程项目的整体质量。