深基坑支護(hù)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)論文
摘要:深基坑支護(hù)工程涉及的影響因素較多，支護(hù)類型多種多樣，需要結(jié)合工程實(shí)際情況對施工方案進(jìn)行比對優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合工程實(shí)例從系統(tǒng)優(yōu)化的理論出發(fā)，編制深基坑支護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化分析程序進(jìn)行分析研究。
關(guān)鍵詞:深基坑;組合方案;優(yōu)化設(shè)計(jì)
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，近年來，我國的各類建筑得到了迅猛的發(fā)展，基坑工程的規(guī)模不斷增大，開挖的深度也越來越大，但是由于深度較大的基坑往往都是在城市中心，建筑物比較稠密、地下管線很復(fù)雜，沒有足夠的空間提供放坡施工的需要，所以常采用在支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下的垂直施工方法。目前，支護(hù)類型非常多，選擇合理的支護(hù)型式，需要對深基坑支護(hù)工程方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
當(dāng)前深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)中存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①巖土施工中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)在選擇上不合理。尤其是對于一些工程項(xiàng)目地質(zhì)情況較為復(fù)雜的項(xiàng)目區(qū)域，地質(zhì)條件復(fù)雜、支護(hù)的深度較大使得這一偏差越來越大，如無法對巖土施工中的深基坑支護(hù)所承受的土壓力進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算則會使得巖土施工中的深基坑支護(hù)的安全性大大折扣。②在巖土施工中的深基坑土體取樣代表性不強(qiáng)。在巖土施工中的深基坑土質(zhì)取樣中采取的是對項(xiàng)目地的土質(zhì)進(jìn)行隨機(jī)取樣，但是由于巖土施工中的深基坑土質(zhì)的復(fù)雜性及土質(zhì)的不均勻性使得采樣所取得的土質(zhì)數(shù)據(jù)與項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)際情況之間存在著一定的偏差。③對巖土施工中的深基坑開挖的空間效應(yīng)考慮較少。以往所采用的巖土施工中的深基坑支護(hù)在設(shè)計(jì)時是根據(jù)平面應(yīng)變問題來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其能夠適應(yīng)于細(xì)長型的巖土施工深基坑支護(hù)，但是在應(yīng)用于長方形的深基坑支護(hù)時則無法取得良好的支護(hù)效果，因此在巖土施工中的深基坑支護(hù)中需要在平面應(yīng)變進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對巖土施工中的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的調(diào)整，以使其能夠滿足深基坑挖掘的空間效應(yīng)的要求，確保巖土施工中的深基坑支護(hù)的安全性與可靠性。
2深基坑支護(hù)工程方案推理機(jī)制分析
深基坑支護(hù)工程方案推理機(jī)制的建立主要包括以下內(nèi)容：①基坑支護(hù)工程組合方案設(shè)計(jì)，深基坑開挖與支護(hù)工程方案種類繁多，各方案的相互匹配可演變出多種整體支護(hù)方案和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)各種施工方案的不同特點(diǎn)，對施工方案分類組合，支護(hù)方案分類見圖1，按可能存在的施工方法構(gòu)成100余種組合方案供系統(tǒng)篩選，例如代碼101、201、301、401、501、601為單排懸壁式透水結(jié)構(gòu)的人工挖孔樁，其余類推；②基坑支護(hù)工程系統(tǒng)組合方式及流程，從系統(tǒng)優(yōu)化理論出發(fā)，對支護(hù)工程系統(tǒng)中涉及的因素歸類，劃分相應(yīng)的研究層次，每個層次劃分為若干個既相對獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行初級子系統(tǒng)所獲得的結(jié)果作為二級子系統(tǒng)的輸入量或邊界條件，由此系統(tǒng)進(jìn)入二級優(yōu)化，依此類推，直至整個系統(tǒng)優(yōu)化分析過程的完成。一般說，構(gòu)成基坑支護(hù)系統(tǒng)的第一級要素由支擋結(jié)構(gòu)體、降排水與土方開挖3者構(gòu)成；③基坑支護(hù)方案的確定，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作主要采用的是直徑較大的鉆孔灌注樁，結(jié)合鋼筋混凝土作為支撐的支護(hù)設(shè)計(jì)。能夠較好產(chǎn)生止水效果，根據(jù)地質(zhì)實(shí)際狀況進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，搜集相應(yīng)的參考數(shù)據(jù)，歸納分析數(shù)據(jù)特點(diǎn)，不斷地滿足深厚飽和軟土區(qū)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力均衡，有效的避免事故的發(fā)生。對基坑進(jìn)行分段支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定各分段鉆孔灌注樁規(guī)格，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型要充分地考慮到挖深、樁徑、樁間距、嵌固深度以及配筋數(shù)量等；④基坑設(shè)計(jì)計(jì)算分析，基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)計(jì)算主要采用的是彈性法，能夠?qū)Σ煌翆用孢M(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果將會顯示基坑支護(hù)整體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對比《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》將會充分地了解到安全系數(shù)，在進(jìn)行基坑支護(hù)水平位移最大限度監(jiān)測的時候，主要是通過拋物線法對地表沉降情況進(jìn)行確定，能夠獲取到最大數(shù)值的'差異，要將最大數(shù)值控制在《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）的要求。
3基坑支護(hù)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.1工程實(shí)例概述
該商業(yè)樓初步設(shè)計(jì)方案打算建設(shè)在地下1層，基坑設(shè)計(jì)的深度約為5.1m，相關(guān)配套設(shè)備的地下2層深度約為1層深度的2倍。正在使用的地鐵站位于2條路的交叉口位置。車站主體外包尺寸為152.3m×17.6m，車站底板深度約16.5m，設(shè)計(jì)方案中預(yù)留的出入口的深度與2層地下設(shè)施的設(shè)計(jì)深度保持一致。交叉的2條道路均為主要干道，配備有相關(guān)的居民日常生活中常用的配置設(shè)施。其中，受商業(yè)樓基坑施工影響較為明顯的居民配套設(shè)施為預(yù)留的雨水管，其施工建設(shè)的深度在3m左右。管底距出入口頂板較近，容易遭受到預(yù)留出入口在后續(xù)施工過程中對其造成的影響。
3.2設(shè)計(jì)方案的分析與優(yōu)化
�、賴o(hù)樁墻、支撐的設(shè)計(jì)參數(shù)之間的比較。為了滿足設(shè)計(jì)及計(jì)算的信息要求，根據(jù)相關(guān)規(guī)范對基坑穩(wěn)定性、圍護(hù)樁墻強(qiáng)度及變形控制等方面的要求，按照實(shí)際施工要求及建筑物的基本特征和功能需求設(shè)定好圍護(hù)墻的各個參數(shù)。②模型的維度、尺寸以及相關(guān)參數(shù)�？紤]到邊界對現(xiàn)有建筑物的影響，統(tǒng)一將模型的邊界確定為結(jié)構(gòu)邊界外側(cè)25m。土體采用D-P方式進(jìn)行施工，并在初始應(yīng)力狀態(tài)分析及開挖過程模擬階段對土體賦予不同的彈性模量，圍護(hù)結(jié)構(gòu)、各層結(jié)構(gòu)板和市政管線采用線彈性板單元進(jìn)行模擬應(yīng)用，內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)采用線彈性梁單元模擬。③計(jì)算結(jié)果�；拥淖畲笏轿灰瞥霈F(xiàn)在基坑底面以上接近坑底的部位，與基坑圍護(hù)樁墻優(yōu)化分析時常采用的Winkle地基梁法算得的圍護(hù)墻體變形具有相同的規(guī)律。在對基坑施工完成之后，既有預(yù)留出入口上方雨水管的變形小于其相鄰兩側(cè)區(qū)域，源于該處水管底部距出入口頂板距離近，而出入口結(jié)構(gòu)沉降小，對雨水管具有類似結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的承托作用。為降低基坑施工時該區(qū)域水管因較大差異沉降而增加的水管損傷風(fēng)險，雨水管敷設(shè)施工時，已在預(yù)留通道兩側(cè)各設(shè)置1座檢修井以增加管線對地層沉降的適應(yīng)能力。地鐵車站的底板變形呈現(xiàn)在近基坑開挖一側(cè)較大，往遠(yuǎn)處逐漸減小的特征。其中，平面上位于既有預(yù)留出入口區(qū)域的變形梯度較大，原因?yàn)橛?jì)算模型與所模擬的實(shí)際結(jié)構(gòu)具有差異性。
3.3結(jié)果分析
通過上述方案的對比分析得出，方案1受到的環(huán)境影響較方案2、方案3大，但仍可滿足周邊建、構(gòu)筑物的保護(hù)要求，特別是運(yùn)營地鐵的安全要求。商業(yè)基坑雖然說在設(shè)計(jì)及施工中面臨開挖面積大、與地鐵車站及管線的平行段長度長等諸多問題，但基坑與車站平行段間的水平凈距位于基坑開挖的顯著影響區(qū)以外，區(qū)基坑與車站既有預(yù)留通道的銜接段，基坑的主要變形為橫斷面方向，即平行于地鐵車站的方向，且基坑沿深度方向設(shè)置3道內(nèi)支撐體系，由此對車站的直接影響較��；地鐵車站底板埋深大于本基坑的底板深度客觀上符合相鄰基坑開挖“先深后淺”的基本原則。同時，車站圍護(hù)墻底的深度較大，對地層位移具有一定的隔斷效果。因此，在具體的施工進(jìn)行之前，優(yōu)先選擇方案1具有很高的商用價值和實(shí)踐意義，值得各個相關(guān)單位關(guān)注和采納。
4結(jié)束語
綜上所述，需要結(jié)合深基坑支護(hù)工程施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合工程建設(shè)目標(biāo)的設(shè)定建立方案推算比較機(jī)制，對編制的施工方案進(jìn)行比較分析，最終選出最佳的施工方案，保證符合技術(shù)要求，滿足施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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