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摘要：隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展和車輛數(shù)量的增多，很多建筑商都會(huì)要求向地下深度開挖，以此可以多建設(shè)基層地下室、停車場等。而深基坑開挖的越深，那么所需要的費(fèi)用和難度就越大，而且稍不注意就會(huì)影響深基坑工程的質(zhì)量，因此要做好基坑支護(hù)優(yōu)化工作。本文主要分析了建筑深基坑的發(fā)展及存在的問題，闡述了三種建筑深基坑支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并針對(duì)深基坑支護(hù)優(yōu)化方案的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了研究和分析，以期降低施工成本，提高施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：建筑；深基坑；支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前建筑行業(yè)的發(fā)展不僅只是將建筑建設(shè)的越來越高，還將建筑建設(shè)的越來越深，如擴(kuò)大停車場的使用面積，增加地下室等。為了保證建筑的安全穩(wěn)定性，需要通過擴(kuò)大深基坑開挖的規(guī)模的方式，這樣會(huì)導(dǎo)致深基坑的施工難度加大、施工成本增高，從而致使建筑工程很容易出現(xiàn)問題，因此必須要針對(duì)深基坑工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前我國深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)還存在一定的問題，本文主要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究和探討。

一、建筑深基坑設(shè)計(jì)的發(fā)展及存在的問題

隨著我國城市的發(fā)展越來越快，人們的生活水平越來越高，需要使用的空間越來越廣，因此很多建筑商就通過開挖地面，利用地下空間為人們提供空間。然而深基坑的開挖，很容易對(duì)周邊的環(huán)境產(chǎn)生影響，如果施工不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生坑底的土質(zhì)隆起，土體推移等情況，甚至還會(huì)出現(xiàn)危害交通干道、居住樓等場所。如1993年深圳新世界大廈基坑壁塌方事故，1994年昌都大廈基坑事故，2005年廣州海珠域廣場基坑事故，這些都是因?yàn)榻ㄖ罨又ёo(hù)設(shè)計(jì)不合理而出現(xiàn)的事故。

根據(jù)不同的建筑和深基坑特點(diǎn)，所使用的支護(hù)結(jié)構(gòu)也不一樣。支撐結(jié)構(gòu)的主要作用是承受擋墻傳遞的水壓力和土壓力，其中錨拉體系主要適用于巖土層中，內(nèi)支撐體系主要適用于軟土質(zhì)中。圍護(hù)結(jié)構(gòu)也分為很多種形式，主要包含板柱式、柱列士、組合式等。

目前計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和土體變形的方法有極限平衡法，土抗力法等。癌進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算時(shí)，主要是通過解決支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的靜荷載和動(dòng)荷載，其中靜荷載是指結(jié)構(gòu)上底層的壓力，動(dòng)荷載是指土體為介質(zhì)傳導(dǎo)的壓力。計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力的集中方法都存在一定的問題，如極限平衡法只能通過粗略的估算，因此所計(jì)算出的結(jié)果精確度不高。而土抗力法則是充分考慮實(shí)際受力情況，因此所計(jì)算出的結(jié)果精確度較高。

二、土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響因素及優(yōu)化

影響土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要因素有土釘長度、土釘傾角、土釘間距、土釘直徑以及鉆孔孔徑等。其中土釘長度最好為0.5H到1.2H，這種長度能夠保證土釘?shù)奈膊亢推渌胤讲粫?huì)因?yàn)閮?nèi)力差距的原因而出現(xiàn)破裂問題，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)破裂問題，則會(huì)使深基坑失去穩(wěn)心。土釘?shù)膬A角做好選擇在5度到15度。為了保證土釘?shù)膹?qiáng)度，因此在設(shè)計(jì)土釘水平間距和豎向間距時(shí)，應(yīng)選擇為1米到2米。另外土釘直徑最好為16毫米到32毫米，鉆孔孔徑為70毫米到120毫米。

公式（1）

d為直徑，D為孔徑，L為長度，Sh和Sv為水平間距和豎向間距。

公式（2）

f（X）為造價(jià)，n為土釘?shù)罃?shù)，Cb為鋼筋單價(jià)，pb鋼筋密度。

通過公式（1）和公式（2）可以了解到f（X）值越小，那么可行程度就越高。優(yōu)化方案為①先輸入基坑和土體的相關(guān)參數(shù)，再根據(jù)約束條件生出n個(gè)初始解，并計(jì)算出土壓力水平分力的相關(guān)值。②根據(jù)相應(yīng)的公式計(jì)算出初始土釘?shù)拈L度，從第一層開挖時(shí)對(duì)土釘墻的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。③將以上所有計(jì)算的結(jié)構(gòu)帶入到目標(biāo)函數(shù)中，并將所得的結(jié)果轉(zhuǎn)換為適應(yīng)值。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要注意重復(fù)驗(yàn)算，保證最終結(jié)果的處在最優(yōu)值。

三、懸臂護(hù)坡樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響因素及優(yōu)化設(shè)計(jì)

影響懸臂護(hù)坡樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要因素有樁體直徑、嵌固深度等。

公式（3）

x1為排樁水平間距，x2為樁體直徑，x3為樁體受力配筋面積。

公式（4）

根據(jù)公式（3）和公式（4）可以對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化，主要步驟為①先輸入基坑和土體的相關(guān)參數(shù)，再根據(jù)約束條件生出n個(gè)初始解，并計(jì)算出土壓力水平分力的相關(guān)值。②計(jì)算出最小嵌固深度和土層，并將相關(guān)數(shù)據(jù)代入目標(biāo)函數(shù)求得最終的結(jié)果。

四、排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中錨索結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中錨索結(jié)構(gòu)的主要作用是控制位移，具有結(jié)構(gòu)合理、施工效率高、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)。但如果錨索體結(jié)構(gòu)超出規(guī)定范圍的部門不能進(jìn)行回收時(shí)，其會(huì)給附近的土地造成污染。

傳統(tǒng)的錨索體施工方式主要是利用拉索材料的粘結(jié)力起到加固土體控制的作用。目前主要的技術(shù)是預(yù)應(yīng)力錨索錨固技術(shù)，主要通過改變錨索體的受力方式，對(duì)可拆卸重復(fù)使用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而促使施工成本減少。重復(fù)使用還能夠有效解決地下污染的問題。

五、建筑深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用

北京市朝陽區(qū)某工程項(xiàng)目占地2.36萬平方米。規(guī)劃面積達(dá)到16.8萬平方米按，其中地下面積有5.2萬平方米。工程項(xiàng)目主要包含31層、15層和12層等三幢辦公樓，以及三層的地下停車庫。周邊地勢較為平坦，地質(zhì)以粘性土、粉土和砂土為主。該工程基坑開挖深度為16.5米到17.8米，邊坡支護(hù)長度540m，考慮到基坑太深，支護(hù)長度太長，應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)采取優(yōu)化措施。

根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算和分析，最終確定該工程項(xiàng)目的支護(hù)方案為上部土釘墻+灌注樁+錨桿。根據(jù)對(duì)該種方案的施工工期、施工造價(jià)、環(huán)境污染以及安全可靠性進(jìn)行評(píng)判，最終可以確定該種方案最適合該工程項(xiàng)目。和該種方案一起評(píng)判的還有地下連續(xù)墻支護(hù)、灌注樁+錨桿、灌注樁+內(nèi)支撐等三種方案。

結(jié)束語

綜上所述，如今建筑商對(duì)空間的利用越來越大，無論是高空還是地下都建立了廣闊的使用面積。面對(duì)規(guī)模更大的建筑，則需要建立相應(yīng)規(guī)模的基坑，然而基坑規(guī)模越大，施工成本和難度也會(huì)增加。通過上述分析可知，通過勘測和計(jì)算相應(yīng)的參數(shù)，能夠有效對(duì)施工成本進(jìn)行優(yōu)化，提高施工質(zhì)量。

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