上海静宇置业有限公司（上海宝华企业集团下项目公司）上海市200040
摘要：深基坑支护结构的优化设计随着高层建筑的发展和城市地下空间的开发利用受到了广泛的关注，但是由于深基坑支护技术是一项相对复杂的工程，具有综合性、区域性和高质量性等特点，也成为该领域的难点。本文对深基坑支护技术的特点、类型和方法以及存在的问题进行了研究，在此基础上对其技术方案的选择和优化设计进行探讨。
关键词：基坑支护；技术方案；评价指标；优化设计
近年来，我国的城市化进程进一步加快，与之相伴的是大型工程和高层建筑的拔地而起，在这些建筑中，都需要进行深基坑施工，基坑施工目的是为了保证建筑物自身以及周围环境不受损害采取的支护技术，现阶段一般认为深度超过7m的基坑为深基坑[1]。由于我国人口众多的国情，在很多城市都需要充分利用地下空间，深基坑支护技术就显得尤为重要，不仅能保证基坑的安全，也能实现较好的经济和社会效益。但是目前基坑施工中常出现一些安全问题，因此找到一种优化的支护设计方法迫在眉睫。
一、深基坑工程的特点
由于我国城市化进程的加快和部分城市规划的滞后性，在一些城市出现了在地下广场、地下铁路、地下车站等，在这些工程的施工中都需要在狭窄的场地上进行开挖，由于受到环境的限制，基坑的平面缺乏足够的安全放坡，再加上基坑施工的不确定因素较多，如何处理深基坑施工中面临的支护技术已经成为该领域的研究重点和热点[2]。深基坑施工除了和普通的施工工程具有一定的相似之处，也具有自身的特点，例如深基坑施工具有较强的综合性，涉及到了岩土力学和环境学等众多学科；其次是深基坑施工具有较强的区域性，我国的幅员辽阔，因此不同的区域地质条件也存在较大的差异，给勘察和设计人员带来了困难，因此，基坑开挖要因地制宜。再次是深基坑工程具有很高的质量要求、较大的风险性和较强的时空效应；再次是深基坑工程如果处理不好就会影响到周围的建筑和设施，因此具有较强的环境效应；最后深基坑施工，由于土层组成部分、土体强度和环境的差异性使的其具有很高的不确定性[3]。
二、深基坑支护设计方法及结构类型
（一）深基坑支护设计方法
深基坑工程是一项相对复杂的系统性的工程，包括了勘察、设计、施工、等流程，在支护设计之前还要积极收集前期资料，现有的深基坑这支护一般按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)进行设计，主要包括以下步骤：首先采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计，其次将深基坑支护技术分为正常使用极限状态和承载能力极限状态两类，第一类不会对周边环境造成较大的影响，第二类会导致周边环境的破坏；再次要正确选用相应的侧壁安全等级及重要性系数，有特殊要求的可根据具体情况另行确定；最后当水文环境相对复杂时候，要对相关的因素采取必要的措施；同时要按照做好基坑工程总体方案的选择、重视基本理论和工程实验结合的指导方针、充分考虑各种不利的因素，进行提前预算和预判、做好地下水和地表水的控制、对各项控制指标做好监测、注重研究地区规范和地区工程经验的应用。
（二）常见的支护结构类型
深基坑施工中支护形式因地质、水文、周围环境等的差异也各不相同，最早使用的是人工挖孔桩，随着技术的进步现阶段支护形式多样，科技水平和效率也大大提高，主要包括水泥土挡墙式、排桩和板墙式、边坡稳定式和逆作供式四类。其中水泥土挡墙式有可分为深层搅拌水泥土桩和高压旋喷桩，排桩和板墙式可以分为钢板桩、桩排式、板墙式和组合式，边坡稳定式可以分为土钉墙和喷锚式。
三、深基坑支护方案研究现状和存在的问题
深基坑施工中要考虑的两个基本问题就是经济性和安全性，因此如何处理好这一问题是当前深基坑施工面临的重要难题。目前对于深基坑支护技术研究主要包括定性和定量方法，由于深基坑工程一般都是临时工程，施工方不愿投入较大的资金，有的为了追求安全造成了费用过高。面对这些问题部分学者开始利用计算机模型进行深基坑施工支护技术的设计和优化，尽管还存在很多问题，但是已经取得了较大的进步。在过去几十年基坑工程实践中，深基坑施工支护技术和方法层出不穷，但是如何使得支护技术即具有安全性和经济性仍然是基坑研究设计人员需要解决的问题。近年来，相关的专家在该领域取得了一定的理论成果，部分已经应用到实践中，但是不足之处就是理论性太强，对设计者的专业技术要求较高，这些不足的存在使得这些方法在使用范围受到了限制，因此，尽管人机配合这种方式在理论层面得到了关注，但是在实际情况中主要采用半自动设计的方式。
四、深基坑支护结构设计及其优化
目前，我国大型深基坑在支护工程方面仍然存在着问题，主要包括设计和施工原因导致的经济损失和经济浪费。对于大型深基坑的工程选择来说，必须从适用范围和造价等多方面考虑，因此，如果在确保基坑工程安全的前提下，减少投资并且缩短工期是急待解决的难点。支护方案的优化原则：做到使基坑稳定、安全；投资最少，做到经济上合理；带来环境效益；减少工程事故的发生，减少财产损失。
对于深基坑施工中支护结构设计和优化的关键是控制目标，主要从岩土条件和基坑条件进行考虑，例如在岩土条件中重点考虑该区域的工程地质、气候、水文和环境条件；在基坑条件考虑中主要包括基坑的深度、形状、地面条件等。通过上两方面的支护类型选择，进入到第二级优化，包括确定支护、地下水处理和监测方案等，在土方开挖过程中，施工队要与其他不同施工工种相互协调配合，根据检测信息做好应急情况的处理，严格按照开挖顺序和速度进行；同时要根据现有观测资料，保留坑底的保护厚度，及时对废弃物进行清除，以免增加支护结构的额外负担，另外施工人员或机械设备应规范化施工，及时检查和保护好观测标志。接下来就是对于支护类型的选择和优化，要按照安全可靠、经济合理进行，对复合支护方案和组合支护方案进行针对性的选择和优化。最后要确定深基坑支护方案功能评价指标体系，主要从技术可行性、环境影响和施工便捷三个方面进行考虑。技术可行性包括：方案的科学性和先进性、支护系统满足稳定条件、支护系统满足强度条件旧、支护系统满足变形条件；环境影响：施工对环境的影响、工程对环境的影响、施工产生次生灾害的可能性评；施工便捷：施工难易程度、施工工期、施工设备供应、施工相互干扰程度。
五、结语
深基坑支护技术方案的选择及其优化设计是一项相对复杂和系统的工程，部分学者对土压力计算理论、支护结构设计的原则、支护结构变形机理、基坑支护开挖变形控制标准、基坑支护结构破坏形式、基坑稳定性验算等几方面进行了较为详细的研究，提出了理论与施工实践相结合的优化思路。但是现有的基坑支护形式也不尽完善，因此我们应该用更先进的施工设备实现支护技术的经济效益和安全效益的统一，同时进一步改进计算和分形方法，使深基坑工程的设计更加准确可靠，满足社会经济发展的需求。
参考文献
[1]尹双张，仲先，王勇.深基坑支护方案的分析与优化[J].岩土工程技术，2005，(3):152-154.
[2]王翠英，王家阳.论深基坑支护优化设计的重要性[J].武汉工业学院学报，2005(2):56-59.
[3]廖瑛，夏海力.层次分析、模糊综合评判法在深基坑支护方案优选中的应用[J].工业建筑，2004(9):29-35.
作者简介
吴佳铭（1984-11-03），男，汉族，籍贯：江苏扬州，当前职务：工程师，学历：本科。