试述深基坑支护结构的优化设计

试述深基坑支护结构的优化设计

中电投电力工程有限公司上海市200233

摘要:随着我国城市建筑行业的高层建筑的大量建设,越来越多的建筑企业的目光朝向高空和地下,因此许多高大建筑物在地下的层数越来越多,致使深基坑的深度变深,因此所投入的资金也增加了不少,这就给工程也带来了不必要的经济损失和工作。要做到深基坑工程的安全可靠和经济划算,就需要建筑企业在原有的工程经验的基础上,发展新的深基坑支护结构的优化方案设计来解决这一问题。只有使用更加合理、高效、科学的深基坑支护结构优化方案,才能够既保障了深基坑工程的安全又使得工程造价经济节约而且深基坑工程有一定的可行性,为未来的深基坑工程的建设打好有利的基础。

关键词:深基坑;支护结构;优化设计

1导言

随着我国经济和社会事业的快速发展,尤其随着国家城镇化战略的快速推进,全国各地城市建设如火如荼,各种高层、超高层建筑如雨后春笋般涌现。伴随着这些超高层建筑,基坑工程正向大面积、大深度发展。由于岩土分布的复杂,加之地下水变化大和周边环境复杂,造成基坑设计难度大、不确定性因素多,重大的基坑事故屡屡发生。因此,面对面积广、深度大,环境复杂的深基坑(坑深5m以上)工程,设计时一般会偏向安全性,导致造价高。但作为基础工程的一部分,基坑工程只是作为完成基础、地下室建设的一个临时工程,且经济投入非常大,面对人均资源匮乏的国情,在保证基坑工程安全的前提下,尽量节省经济是每一位工程师应尽的职责。

2深基坑支护结构工程在我国的现状

这些年来,深基坑支护结构工程的设计技术一直是我国建筑行业所面临的技术难题之一,它是一个包含了很多方面知识的建筑工程。深基坑支护结构的设计工程以及施工工程都是在实践中慢慢完善的。随着改革开放的进行,建筑行业的快速崛起,建筑物的密度越来越大,高度越来越高,地下的层数越来越多。这些新出现的挑战,对深基坑支护结构工程的要求就越来越高,但是由于技术方面的欠缺,出现了由于深基坑质量不过硬造成的事故发生。当前我国深基坑支护结构工程的现状有如下几个特点:

2.1深基坑支护结构工程中深基坑的深度越来越深

在我国现在地皮价格昂贵、环境保护、人们利益等因素影响下,越来越多的建筑企业将建筑目标朝向了地下空间。在改革开放的初始阶段,在我国的大城市中也很难见到地下室,更不用谈中小型城市。但是,在现在的许多大城市甚至中型城市,地下3~4层已属常见,6~7层的建筑也时有发现,这些建筑的普遍深基坑深度有时候都超过地上的建筑高度。

2.2深基坑工程施工地点的地质条件不好

在城市中,对于高大建筑物的建设不能和建设核电站、水电站等重要基础设施相比,对于核电站、水电站等的建设可以在广阔地域中来选择比较优越的地形来进行建设,但是对于城市建设,它只能根据城市规划的要求和需要来进行建设。所以,这通常导致深基坑支护结构工程选择的地质条件不过硬甚至很差。

2.3深基坑支护结构工程的周围环境复杂、多样

由于现代大都市快速发展,城市剩余能够使用的地皮面积越来越少。很多情况下,建筑企业在基坑周边已经建成或正在建设或者紧邻重要城市建筑的地方再次进行深基坑支护结构工程的建设,这存在着不能保证自身建筑安全可靠的问题,也不能做到对周围建筑物的安全的保障。

2.4深基坑支护结构工程的基坑工程事故多

深基坑支护结构工程是一个复杂而繁琐的过程,一个是因为在地下建设施工,很多地下的土壤层性质并不能用地上的常用方法来进行有效的测量,导致地下工程的实施不能像地上一样的实施;另一方面,对于深基坑支护结构工程的相关理论目前并不完善,导致在不同的地质条件下的建设过程中,所带来的计算方法有所区别,而且由于一些建筑企业本身的偷工减料,建设豆腐渣工程,这些都使得很多深基坑工程的基坑事故频繁发生。

3深基坑支护的优化设计研究

3.1设计方案的优化

在深基坑支护中,由于施工难度大、时间长、条件差等不利因素,使得基坑工程具有较大的不稳定性,根据不同施工环境、地质条件、周边环境设施、以及气候因素等,基坑支护会出现不同程度、不同类型的安全问题,因此,在基坑支护方案的设计上,要做综合性的考量。例如:基坑支护方案的设计,要对地下水源或管线分布位置进行明确勘测;要对周边环境及建筑物进行距离设定;对于支护结构及尺寸进行选择等。同时,要求设计人员具备较强的综合素质及能力,不仅要有基坑支护专业知识、建筑工程设计经验,还要具有良好的安全质量控制意识,时刻将安全与质量作为方案设计的首选。此外,对于可实施的支护方案要进行必要的对比和筛选,在确保施工安全与施工质量的原则上,综合考量施工的难易性和经济性。

3.2方案中设计参数的优化

①对于嵌固深度的优化。基坑支护结构中桩体的嵌固程度对支护效果影响较大,若嵌固深度不足,则会影响基坑的稳定性;若嵌固深度过大,对于桩体材料的浪费也大大增加,会提高支护成本。所以,在进行嵌固深度设计时,不仅要根据土质的实际情况,既要保证安全性,又要尽量做到经济性。②桩体的优化。桩体之间的距离决定着支护效果。过为稀疏的桩体排列,将会加大土体的受力,极易出现土体滑落,失去支护能力的现象;若桩体间距过于稠密,则会使土体无法发挥自身的作用,也会极大的增加投入成本。因此,在进行桩体排列设计时,要进行科学、合理的计算,调整好桩间距,以便使桩体结合土体,发挥出更大的支护作用。

4结语

深基坑支护结构工程是一个较为复杂且科学要求较高的建筑工程,因为其涉及的领域知识非常多,所以对于深基坑支护结构工程来说,如何选择优良的设计方案是非常重要的。

参考文献

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[2]卢锦.深基坑工程支护结构设计及优化方法研究[J].绿色环保建材,2016,11:63.

[3]王利军,夏立峰.深基坑开挖支护结构优化设计[J].广东公路交通,1998,S1:183-187.

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