建筑深基坑支护优化设计及应用

张举路 刘怡麟

摘要：在建筑工程施工中，基坑支护工程关系到工程施工的整体安全性和稳定性。建筑基坑支护结构的合理搭配和选择，对基坑支护工程的科学设计，可解决基坑设计中存在的问题，而且可以有效地提高基坑施工工程的安全性及建筑工程质量和效率。

关键词：建筑工程;深基坑支护优化设计;应用

1导言

基坑支护在建筑工程中属于一种临时性工程，建筑物地下室主体结构会因基坑施工质量受到影响，对于建筑施工的整体质量而言也有着直接的影响。基坑支护设计环节较为繁琐，若未经过良好的处理，不仅会导致基坑本身出现质量问题，甚至还会使周围作业受到严重的影响，造成严重的经济损失。因此，为了更好地保证建筑工程深基坑支护施工又好又快的发展，需要注意引进先进的施工设计方法，重点把握分析施工过程中实际需求，并提高深基坑支护施工综合设计水平，促使深基坑的支护设计能够满足建筑工程施工发展的需求。

2深基坑支护特点

我国建筑工程的深基坑支护设计过程中，设计环节的特点十分明显，有着差异大、实践性强、安全性较低等多方面的内容。特别是对于许多建筑施工单位而言，更是需要积极把握好这些特点，并且在预定的空间内完成相应的工作，否则潜在的风险性将更大，甚至会直接影响、危害到施工人员自身的人身安全。而为了保证一些深基坑支护设计的安全性和有效性、提高施工效率，许多建筑施工单位会派遣专业的技术型人员在施工之前到现场进行考察，并提前了解深基坑支护过程中存在的一些不安定因素，以提前规避，提高施工技术人员的安全操作保障。在实际深基坑支护工程中，会涉及到多方面领域的工作内容，并且综合性较高的工程其施工的难度会加剧，因此相关人员在实际设计中务必要积极收集大量多领域的资料，并完成相关领域资料的分析来提高支护设计的效率。

3建筑深基坑支护优化设计及应用要点分析

该工程项目位于某市区，总建设面积约为25356m2，设计为地面以上10层，地面以下3层，每层标高设计为2.7m基坑设定深度9.8m。以该项目基坑开挖深度、项目周围换环境以及所处区域地质条件为依据，秉承安全、可行以及节约的施工要求，拟采用钻孔灌注桩结合钢结构支撑的设计方案作为最终方案。

3.1设计思路

考虑到该建筑基坑四周不具备放坡条件，所以只能采用垂直护坡。按照以下原则进行基坑设计：一方面，基坑设计应对内外的位移与变形做好严格的控制，避免建筑或周围路面出现开裂甚至下沉的情况，对基坑本身和基坑周围建筑物以及地下管线充分的保证安全性;另二方面，基坑设计应该为信息化施工提供尽可能的便利条件，使基坑检测与变形控制能够方便开展，从而保障基坑以及建筑的安全性。自立式支护、排桩拉锚支护、排桩内支撑支护、组合型支护、土钉墙等都是较为常用的支护方式。该项目基坑深度9.8m，使用地下连续墙会产生昂贵的施工费用消耗，不具备经济价值，所以不选该方式;在各种基坑支护方法中，土钉墙是目前价格最低的一种方式，但是这种方式属于被动的方式，与桩锚支护方式相比，土钉墙会导致基坑出现明显的变形，且会很大程度影响到现有的建筑物，所以也不使用这种方法。考虑到该工程的周围环境以及水文地质条件，综合考量决定使用钻孔灌注桩结合钢结构支撑设计。依据该工程的地质情况，止水、降水体系如下：首先，采用单排Φ700@900双轴深搅桩止水，将桩体搭接300mm，按照15%的掺入比调配32.5级的普通硅酸盐水泥，将水灰比控制在0.5±0.05，底标的高度为-19.85m;将集水坑设置在基坑内用以排水。

3.2做好基坑内支撑

基坑内支撑预应力设计，基坑内支撑受力对预应力设计可降低基坑围护结构在水平方向的位置移动，进一步提升基坑的稳定性。设计方案中基坑开挖深度5m，在深度相同的基坑中，基坑承载力不同，受力位置从基坑的支护结构向基坑中心呈点分布，并且预应力的承载力逐渐增加。采用有限元模型对其进行分析，得出受基坑外部土体荷载反作用力的影响，基坑支护结构近的位置，地基承载力大，预应力变大。基坑支护中预应力与地基承载力具有紧密联系，降低预应力可减少土体压力，并降低地基承载力，提升土体的抗剪性能。内支撑结构设计要以内支撑的刚度为根据，刚度高会造成塑性降低，对基坑土体的稳定性造成影响。方案设计中内支撑结构采用钢筋混凝土结构和钢结构相结合方式，构建完善的内支撑结构体系。内支撑的排列方式对基坑结构会有一定的影响，在较深的深基坑工程中，应设置多层内支撑排列方式，这样内支撑结构就不会发生变形。深基坑土体底部受到的外力大，内支撑层数排列要根据下密上疏的排列方式。基坑内支撑结构设计要充分考虑到基坑的安全性和稳定性，内支撑结构要牢固，为后期基坑施工打下基础。

3.3引进先进的施工设计方法

引进先进的施工技术方法是建筑工程深基坑支护设计的优化策略之一。科技是第一生产力，先进的深基坑支护设计方法可以有效提高建筑工程的最终施工水平，减少不必要成本的投入，促使建筑施工又好又快的发展。对于深基坑支护设计而言，方法的选择具有较高的地位，而施工单位也务必要保证与时俱进，加强对于深基坑支护设计方面资金和精力的投入，引進先进的深基坑支护设计方式方法，确保设计工作的顺利进行。结合先进设计方法的同时，还要结合以往深基坑支护设计中的经验最终完成设计工作，确保深基坑支护设计的高效性和有效性，为建筑工程的顺利开展创设出更多的条件，使得观测技能水平不断提高，保证获取信息的真实和有效。

3.4支护结构的设计与计算

理论上应利用墙前后土达到极限平衡时的压力，计算出基坑支护结构的结构内力和插入深度，但是事实上难以判定前后土是否达到了极限状态下的压力，尤其处于被动土压力时，推测性较大，并且在实际工程中已经证明了这个问题;此外，这个方法并没有将土体变形和结构变形充分的考虑进去，然而土压力重分布和结构内力会因为变形而受到很大的影响，所以这种方法逐渐展露出了一些问题，但是针对一些简单的建筑基坑，使用静力平衡法能够使计算的过程简化，但设计人员需要具备一定的经验。以相关技术规范为依据，使用朗肯土压力理论来计算土压力，采用矩形分布模式，所有土层采用水土合算方式。使用等值梁法来计算支撑轴力，通过计算力矩平衡得到净土压力零点。根据桩端力矩计算出桩长，同时需要满足抗隆起和整体的稳定性。使用解析法计算的同时，还需要使用理正软件进行计算，以此来实现对比分析。

3.5基坑围护结构土体深度

刚性围护结构设计为地下连续墙与排桩结合的模式，这样基坑的稳定性得到提高，并对入土深度以基坑施工实际情况为依据进行设计，防止基坑外的土体受到压力的情况下渗入到基坑内，避免基坑底部土体发生隆起的情况，基坑整体结构的稳定性和安全性得到提高。方案中，按照基坑土体稳定结构要求，围护结构底部深入土体中的持力层为最佳，主要原理是深基坑的“边缘效应”原理。在围护结构土体深度的设计中，根据施工现场的土质情况合理设计，并采用有限元分析软件对围护结构的支护体系进行仿真分析，在实际施工中达到最佳效果。

3.6提高深基坑支护设计管理水平

提高深基坑支护设计管理水平是建筑工程中深基坑支护设计的优化策略。为了更好的确保建筑工程深基坑支护工作的顺利进行，相关施工单位务必要加强对施工人员施工之前的安全责任检查。并制定符合该建筑工程实际情况、具有一定可操作性的深基坑支护设计管理机制，落实权责一致的制度，避免出现施工中存在问题无法追究责任等情况出现。而在实际施工过程中，许多施工单位挖出的基坑空间往往与支护结构位移问题有着直接的关联性，因此必须要保证其基坑空间的合理，也需要从深基坑支护环节进行设计，提高设计图的科学效果。

结束语

总之，深基坑支护是保证建筑工程顺利施工的基础，为了保证深基坑支护的技术应用效果，需要综合考虑不同方面因素选择最合适的支护方案，通过模拟分析加强对支护方案的细节优化，保证深基坑支护设计效果。

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