深基坑支护结构设计的优化方法姬中辉

深基坑支护结构设计的优化方法姬中辉

嘉兴市嘉设岩土工程勘察研究所有限公司浙江嘉兴314500

摘要:深基坑支护的重要性是不言而喻的,必须提高对深基坑支护结构设计的重视度。对深基坑支护技术进行深入了解,确保施工技术方案的合理性与科学性,施工过程中严格遵守施工方案,为建筑工程的质量与安全提供保障。本文基于深基坑支护结构设计的优化方法展开论述。

关键词:深基坑;支护结构;设计;优化方法

中图分类号:TU473文献标识码:A

引言

在城市建设过程中,高层建筑能够进一步节约城市土地,在高层建筑施工的过程中,深基坑支护结构是基础工作,对工程的整体质量有着直接影响,所以一定要对高层建筑深基坑支护结构设计的质量进行重视,并且加强监控,保证高层建筑能够健康有序的快速发展。

1深基坑

深基坑支护技术以其自身优越性在建筑工程中得到了广泛的使用,在实践过程中不断发展成为一套完整的深基坑支护技术体系。不同的支护技术具有不同的适用情况,其造价、施工难度以及工期也都存在一定的差异。这就要求的工作人员紧密结合实际情况,选取最符合工程的支护技术。10m、5m内的深基坑工程在施工过程中以采用搅拌桩支护技术与土钉墙支护技术为宜。当地质条件允许时,即使基坑的深度在10m~15m,也可以采用土钉墙支护技术。土钉墙支护在地下水水位较低的地质情况较为适用,既可以与其他技术联合使用,也可以单独使用;搅拌桩支护技术的挡水、挡土能力较为优越。多种支护技术均具有自身的适用情况,这就要求设计人员合理选取支护方案。

2基坑支护的现状

近些年来伴随我国城镇化进程的加快,高层和超高层房屋大量涌现,深基坑工程日益增多。特别是步入千禧之年以来,基坑的开挖和支护已成为我国建筑技术领域最重要的问题之一。基坑工程的数量和规模飞速增长,基坑的深度和面积愈发增大。近年来城市建筑密度的不断增加,基坑以及周围环境愈加复杂,对相邻建筑物影响的检测与控制也越来也严格。

3支护方法选择

深基坑支护常见的支护方法包括以下几种,即锚喷支护、排桩支护、地下连续墙、桩锚支护等。其中,锚喷支护包含几种技术相似的支护方法,这类支护通常采用锚杆和喷射混凝土面板来组成整体的支护结构,这类支护方法的发展时间比较长,也是当前应用比较广泛的一种支护方法。锚喷支护中的锚杆可以起到增强节理面和岩层之间摩擦力的作用,这样有利于提升岩层的稳定程度,而喷射混凝土则是为了对周围的岩层进行加固,预防由于岩块松动、坠落等造成的安全事故。排桩支护就是将柱列式间隔布置的钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩,并以此来形成挡土结构的支护方法,排桩支护主要包括悬臂式、拉锚式、内撑式以及锚杆式这几种常见的支护结构,在设计过程中需要根据具体情况来选择合适的支护结构。地下连续墙也是一种常见的支护方法,这种支护方法就是通过一系列较为复杂的施工手段,在地下建造出连续的钢筋混凝土墙壁,这种地下连续墙不仅占地少、承重效果好,而且拥有非常好的截水、防渗效果。

桩锚支护也是一种比较常用的支护方法,这种支护方法综合了抗滑桩和锚索的支护原理,主要由护坡桩、土层锚杆、围檩和锁口梁这几个结构组成,其优点在于能够有效控制基坑的变形情况。通常情况下,如果地质条件较好,可以选择锚喷支护、土钉墙等柔性支护方法,可以选择刚性的支护方法,比如排桩支护、地下连续墙等;如果地质条件非常不好,而且要求的基坑深度又比较大时,应当选择地下连续墙这种支护方法,这种支护方法造价较高,同时支护强度也比较高,是一种非常重要的支护方法。

4优化设计计算

在计算深基坑支护结构的时候有:①弹性地基量m法与弹塑有限单元法;②经历平衡法与等值梁法。第一种计算方法尽管对土体变形以及支护结构进行了考虑,但是其整体仍然不够完善。比如,在计算的时候需要用到参数m,然而在确定m的时候却有一定的难度,这主要是由于:由于不同地址条件的原因,在其取值范围当中并不一致,且差距较大。在具体设计深基坑结构的时候,m只是一项弹性指标,不能直接计算支护结构的插入深度。大量实践表明,在对悬臂桩支护结构进行计算的时候采用弹性地基量m法与实际测量得到的位移数据不符,所产生的误差也较大,也就表示桩后土体变形并不在弹性范围当中。第二种计算方法在具体计算支护结构的内力以及插入深度的时候,主要是结合墙前后泥土压力极限平衡条件来进行的。而在具体进行设计的时候该方法往往用不到,主要由于技术条件方面的原因,墙前后泥土压力极限值很难准确测算出来,通常都是进行估算。再者,该方法对于支护结构以及土体变形等并没有将其考虑在内,实际值和计算结构具有很大的差别,因为该方法较为简单,在一些简单的基坑挖掘当中可以使用。

5深基坑支护施工中存在的问题

5.1边坡整修难度大

在开挖深基坑的过程中,由于具有较大的难度,很多施工人员会使用机械设备,通过人机协作的方式进行开发,然而在现场施工的时候,往往会出现机械开挖过深或者深度不够的问题,由于机械没有人灵活,在土方开挖的过程中,很难对挖方的数量进行控制,无法确保边坡的平顺性和平衡性,在开挖深基坑的过程中,如果只是使用人力进行开挖,则会产生较大难度,在工程施工的过程中,人工施工的条件制约因素太多,特别是对安全性要求较高的施工场地,在施工条件方面更为苛刻,如果在开挖到某深度,甚至连工程质量都无法保证。

5.2施工与设计差距大

很多施工人员在进行深基坑施工的过程中,觉得基坑在建筑地面以下施工,就出现了偷工减料的想法,在搅拌桩的过程中,往往会减少水泥的用量,导致基坑支护的稳定性大幅度下降,无法达到设计的要求,如果搅拌桩产生裂缝,那么施工的质量就会进一步下降,导致整个工程是质量产生影响,有些施工队为了控制施工工期,没有严格依照施工图纸完成施工,在实际施工的过程中出现偷工减料等问题,造成材料的性能无法充分的发挥出来,很多人只顾眼前的利益,没有对工程的长远质量进行重视。

6转变传统基坑支护设计理念

深基坑支护技术进入我国应用的时间不长,相关的技术规范标准尚未形成,对支护结构的研究大多采用“等值梁法”来进行计算,结果常常与实际的受力情况有明显差距。因此,在深基坑支护设计中要有全新的认识,改进传统的设计理念,把基坑的加固和位移的控制结合起来,从而使深基坑支护技术更加适应现代建筑市场的发展。

结束语

在实际工作过程中不断优化和完善深基坑支护结构设计,能够从根本上确保施工的安全性。就施工企业方面而言,在对深基坑支护结构进行优化和完善后具有节能成本,使施工进度得到合理控制的优势,同时还能够将施工效率有效提升上来。在具体优化深基坑支护结构的时候则主要分为对设计思路的优化以及对计算方法的优化两个方面,将其进行有效结合能够是计算工作量的目标得到有效减少,进而从根本上保证深基坑支护结构设计的最优化。

参考文献

[1]谭永峰.基于物元分析法的建筑深基坑支护方案优化研究[D].吉林大学,2017.

[2]高睿.深基坑支护细部结构优化措施分析[J].住宅与房地产,2017(23):207.

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[5]刘兴华.深基坑支护方案优选研究及应用[D].吉林大学,2016

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