深基坑支护工程方案推理机制与优化设计

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　　摘要：随着我国建筑行业的大力发展，建设高层、超高层建筑正成为建筑行业和一个大型城市发展的趋势，高层建筑的建设，伴随着地下基坑越来越深，随之而来的是对深基坑的要求越来越高、越来越复杂，施工难度也越来越大。基坑施工不当便会造成重大事故，亦会对建筑主体工程造成质量安全隐患，事故发生难免有人员伤亡，传统的基坑施工技术已经不能满足现状，因此提高深基坑工程施工技术势在必行。深基坑施工方案要全面，必须做好防护措施，完善深基坑支护，保证建筑的地下结构稳定，使建筑能够安全施工。
　　关键词：建筑行业；基坑工程；深基坑
　　Abstract: with the develop of construction industry in our country, construction of high-level, high-rise buildings are becoming the trend of the development of the industry and a big city, the construction of high-rise buildings, along with more and more deep underground foundation pit, followed by more and more high to the requirement of deep foundation pit, more and more complex, the construction difficulty is becoming more and more big. Improper construction of foundation pit will cause serious accident, also can cause quality safety hazard to construction main body, the hard to avoid the accident casualties, the traditional construction technology of foundation pit have already can't satisfy the current situation, thus improve the deep foundation pit engineering construction technology is imperative. Deep foundation pit construction scheme will comprehensively, must do well protection measures to improve the deep foundation pit supporting, and ensure the construction of underground structure stability, make construction to construction safety.
　　Key words: construction industry; Foundation pit engineering; Deep foundation pit
　　中图分类号：TV551.4 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
　　
　　
　　基坑工程是建筑工程的首要任务，他不仅是简单的土方开挖，关键在于基坑支护的设计与施工。基坑支护是对地下施工的临时任务，完成地下施工后便不再使用，所以基坑工程不仅具有一定的复杂性，还有一定的临时性。深基坑就是指开挖深度达到5米及5米以上；深度不足5米，但施工相当复杂的；或者地下三层及地下三层以上的工程。相对比来说，深基坑施工更加复杂，需要综合考虑，下面我来讲一下有关深基坑支护工程的内容。
　　一、深基坑支护工程概括
　　深基坑工程是一项综合性很强的工程，它对技术的要求相当多，深基坑的施工要注意多方面问题，像地下水位、开挖工具注意事项等，还要符合有关法律法规。完成了土方开挖后，便开始深基坑支护工作，完成深基坑支护工程施工首先要进行工艺流程设计，下面是某深基坑的简单工艺流程设计顺序，我们可以利用它来大概了解一下深基坑施工流程。
　　
　　
　　深基坑开挖主要有两种情况，一种是简单的无支护开挖，主要包括降水工程、土方开挖、地基加固和坡面保护、监测、环境保护等五部分内容。另一种是有支护开挖，除了拥有无支护开挖的内容外，还有支撑体系、围护结构两部分内容。深基坑支护是指为保证地下施工及安全，对深基坑周围进行的防护措施。深基坑支护形式分很多种，按照支护结构可以分为：支撑拉结、止水挡土、透水挡土三部分。支撑拉结部分主要有锚拉支护、逆作法施工、土层锚杆、悬臂桩等形式；止水挡土部分主要有钢板桩、地下连续墙、深层搅拌水泥桩等形式；透水挡土部分主要有土钉支护、插筋补强支护、密排桩等形式。其中我们最常用的就是土钉支护、锚杆支护、悬臂桩支护等形式，下面我们来具体了解一下：
　　1.土钉支护是指在分层开挖基坑的同时，将土钉逐层安放在上面，加固基坑四周的土体，之后在开挖的坡面上面放置钢筋网，并在上面喷射混凝土。完成土钉支护后，土钉与土体形成了统一的整体，对基坑四周起到了一定的加固作用，这样的方式需要的成本低，有利于实现企业的经济利益最大化。
　　2.锚杆支护指的是利用锚杆来连接工程结构物与土层或岩层，锚杆是一种新型拉杆件，它由锚头、锚筋、锚固体组成，能够承受很强的压力，利用它的这一特性来承受基坑中的上托力、拉拔力、侧倾力，从而使工程结构物到达牢固。锚杆支护需要根据基坑的具体状况来选择，不同的基坑状况所需要的安全系数有所差异，所以在施工前，要制作好锚杆施工图，方便锚杆支护工作的顺利进行。
　　3.悬臂桩支护就是指利用灌注桩、钢板桩等物体承受一定的水土压力，并且承载起上部的重量，从而使基坑四周达到平衡稳定。由于灌注桩、钢板桩等物体自身强度特别大，所以运用起来比较放心，而且基坑内不再需要设置支撑，也不需要锚杆，方法非常简单。
　　二、深基坑支护工程方案设计
　　在进行深基坑工程施工前，要制定可行的支护工程方案，并对其进一步的优化设计，选定深基坑支护最佳工程方案。其中深基坑设计内容主要包括支护方案的选择、支护的强度计算、场地的土质条件与周围环境、基坑的稳定性、降水或排水的方案制定、挖土的方案、环境保护要求等方面。深基坑设计内容要全方面兼顾，在基坑设计方面，除了要了解基坑设计内容外，最主要的就是基坑设计的原则，基坑设计要在一定的原则下进行，我们来具体了解一下：
　　深基坑支护工程方案设计原则有以下几方面。首先，要根据库伦理论和朗金理论计算出基坑边坡土体的作用力，其中库伦理论是依据极限状态下破裂棱体的静力平衡条件来确定土压力的方法，适用于比较复杂的情况，像是墙背粗糙、填土表面倾斜等情况，而墙背相对平滑、填土表面水平等情况则利用朗金理论来计算。
　　其次，在选择方案时，不仅要依据工程所用材料量的多少，还要兼顾材料的价格，从而选择最佳方案，各种施工方案只能作为参考。在基坑围护结构的设计中，要保证平衡土体作用力，支撑体系的设计亦是如此。在进行支护方式选择时，要依据能否平衡土体作用力，依次筛选出平衡土体作用力的方式，将不能平衡土体作用力的支护方式排出。
　　最后，依据三级选优方式，对方案进行优化设计。一级优化目标指的是最终达到的总目标，是对二级优化达到的目的，要保证基坑支护结构造价最低、降水排水的花费最少、土方开挖速度最快。二级优化目标是通过对三级优化进一步优化达到的目的，要求达到挡土体的制造价格最低、构建支撑体系价格最低、平衡土体的强度最大。三级优化目标则是以挡土体造价最低为依据的。
　　根据基坑设计原则对制定合理的施工方案，再根据三级选优方式进行方案优化设计，保证最终施工造价最低，达到企业利益最大化。我们就以下面的建造地下室的实例来体会优化设计的魅力。
　　例：某大厦高45米，要在下面设置2层地下室，基坑深度可达到7米，属于深基坑工程的典型案例。我们首先对该地方的土质进行分析，其中杂填土的厚度可达到2.1-4.0米，圆砾的厚度要能达到1.6-6.7米，粘土厚度为5.8-15.8米，粉质粘土厚度为5.8-15.8米，另外还有少许微风化岩。接着需要了解一下该地方的地下水情况，经过测量，地下水存在于杂填土中，上层有滞水情况，并混有少许的淤泥，水量并不大，主要来源于降雨及地下污水。
　　基坑工程实际采用的是悬臂人工挖孔桩，我们可以从多角度对其进行分析。从经济角度看，土钉墙的成本最低，其次是单锚人工挖孔桩、悬臂人工挖孔桩、单锚钻孔灌注桩、悬臂钻孔灌注桩，可见悬臂人工挖孔桩排第三位。从施工时间上来看，最快的是悬臂钻孔灌注桩，再往后依次是臂人工挖孔桩、土钉墙、单锚钻孔灌注桩、单锚人工挖孔桩，悬臂人工挖孔桩排列第二位。但从施工简易程度看，悬臂人工挖孔桩是排列第一位的。根据优化原则需要对悬臂人工挖孔桩进行优化设计。
　　基坑支护工程中实际的桩长为14米，桩间距为1.7米，桩径为1.3米，混凝土工程量为9.5立方米，钢筋工程量为0.85吨。经过优化设计后，桩长为9.5米，桩间距为2.5米，桩径为1.3米，混凝土工程量为7.2立方米，钢筋工程量为0.6吨。通过比较，可见优化设计后的基坑支护工程量明显减少，在保证质量的前提下，节约了工程成本，实现了利益最大化。
　　三、总结：
　　深基坑工程的支护施工对基坑的安全、对工程的建筑质量起着关键的作用，也关系到人的安全，是相当重要的问题。近几年来，我国对深基坑支护施工技术非常重视，为了保证建筑质量，不断加强了对深基坑支护施工的要求，由于深基坑工程的复杂性，所以在深基坑支护方案上要更加用心，根据具体情况加以分析，进一步的优化设计方案，达到优化目标，杜绝深基坑开挖过程中的安全、质量问题，使深基坑支护工程技术更加完善，更好的为我国的超高层建筑技术奠定好基础。
　　参考文献：
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