深基坑支护设计范文

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中图分类号：TU208文献标识码： A

引言

在最近的几年中，由于社会的发展，城市居民住房的需要，建筑业衍生出了一门新的实践工程学，深基坑支护技术。在当前人口不断增长，住房需求越来越高的社会，需要建设高层的城市建筑，以满足居民的住房需求。这种实际情况下，对深基坑支护技术的发展，起到了一定程度上的推进作用。

1 深基坑支护技术概述

在高层建筑的施工建设过程中，需要深基坑支护技术的辅助。作为一种相对比较新颖的实践工程技术，在建筑业，深基坑支护施工技术被广泛的应用到实际工程中。基坑支护的目的是，确保基坑周边环境和地下结构施工的安全，基坑侧壁及周边环境则用支挡和加固的措施进行稳定性防护。基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，要问题的实际情况，提出符合要求的解决方案，然后选择最优的支护结构。

1.1深基坑支护技术发展趋势

由于国家经济发展迅速，居民生活水平得到了很大程度上的提高，越来越多的居民搬进城市中居住。这大大促进了城市的发展，但也带来了住房资源紧张的难题。为了缓解住房资源紧缺，需要在各方面做出改进，其中最有效的一种方法就是增加建筑的高度，建造出更多住房。建造高层建筑，稳固的地基时不可或缺的，但现在城市的地下空间也是不可多得的稀缺资源，这就使得高层建筑的建设受到了局限性。深基坑支护施工技术很好的解决了这个问题，在建造高层建筑的时候，基于深基坑支护施工技术可以在面积很小的地方挖深度很大的基坑。基坑开挖是一种综合型岩土工程的难题，不仅要考虑强度和稳定性问题，还需要考虑深坑变形和岩土与支护结构之间的相互作用问题。这些问题随着测试仪器、施工技术和技术理论的提高和进步，得到了不同程度上的解决，但是，对于支护技术来说，依然存在着很多问题。目前，对于基坑开挖，面对城市改造工程，无疑是对高层建筑的挑战。

1.2深基坑支护施工的注意事项

在对高层建筑深基坑支护施工的时候，工作的内容主要是支护的施工工艺和研究设计。与设计和施工基坑支护同时进行的是要充分考虑基坑周围的环境条件、基坑需要开挖的理论深度、基坑的土质条件和地理位置。流砂、管涌、坑隆起、地面变形、地下水控制和基坑稳定性等险情是在基坑支护时需要控制的核心内容。此时，需要注意随时根据实际情况对支护方案进行调整，以确保，环境因素和地质条件不会影响施工。在设计和施工深基坑支护时，需要注意以下4方面内容:

1）如果是在城市中施工，那么对环保的要求会非常的高。因此，在选择支护体系时，不但要考虑化学浆液、泥浆、噪声等问题的影响，而且还要考虑在施工过程中支护工程所造成的振动。

2）为周边居民的居住安全考虑。在通常情况下，在施工场地周围，年代较长的建筑物会因为施工震动等影响产生一定程度的损坏。

3) 在城市的繁华地带施工时，由于施工地带高层建筑较为密集，而且地下会有较为复杂的管线系统，对于基坑的施工来说，无疑是一个巨大的限制。这时，垂直开挖技术就显得尤为重要，但在垂直开挖的同时，还必须考虑潜在的威胁。

4) 由于深基坑的场地一般都会十分的狭小，而且施工工期也相对较短，所以，施工时需要的合理安排施工的流程，在施工的过程要同时实施环保工程。

2深基坑支护设计方案

2.1钢板桩支护

钢板桩支护就是将各个钢板桩进行互联，做成一面钢板墙，钢板墙对于泥土和雨水的阻击防护效果是非常好的。钢板的使用使得防护变得非常简单，因此大部分的施工单位非常喜欢用该支护方法。但由于在建设钢板支护时会产生大量噪音和震动，甚至会改变地基的地形，造成地基开裂，这也使得钢板桩支护受到了一定的局限性。在进行地下室基坑支护时，为了防止钢板对深基坑造成破坏，应及时的脱出进行基坑支护时所用的钢板。

2.2排桩支护

柱列式钻孔灌注桩支护是排桩支护最常用的支护方式。在进行排桩支护时，需要将桩与桩之间排成一定的布局形式，如疏排布局、密排布局。在实际施工时，柱列式灌注桩必须需要用钢筋混凝土在桩顶浇筑大截面的帽梁，这样可以增加支护桩的刚度，同时也可以降低工程的成本。在桩背或者桩间，应该使用高压注浆技术，防止地下水或者其他杂志颗粒进入深基坑内。柱列式灌注桩作为排桩支护的一种具有很多优点的支护方式，同时也有一定的缺点，那就是施工的速度慢，工期长，在施工过程中的泥浆处理非常困难，这些也导致了柱列式灌注桩具有了一定的局限性。

2.3复合土钉墙支护

土钉壤支护技术由于支护效果好，性能稳靠，施工速度快，在我国的建筑业中发展迅速。土钉的作用是加固现场原位土体，在施工时，首先用变形钢筋构造出钉孔，然后用注浆的方式将土钉打进孔内。由于土钉与土体之间的粘合力和摩擦力非常的大，使得土体在发生变形时被土钉牵引着，使之成为支护墙，抵挡外力，防止基坑变形。

3深基坑支护施工时的管理

3.1审核施工单位的资质

施工单位是否具有施工资质是非常重要的，这直接影响着工程项目能否顺利完成。很多开发商为了节约成本，减少预算，而选择一些没有相应经验的建筑施工单位，这就导致了施工质量出现问题，影响着整个工程项目的进度与质量。为了防止这种现象的发生，相关部门应该仔细审查开发商所选择的施工单位，对不符合施工标准的施工单位进行严厉整治和处罚，保证建筑项目工程的整体质量过关。

3.2 加强深基坑支护的信息化管理

在深基坑开挖的过程中，应该进行实时监控，及时迅速的返回各种实时信号，防止意外情况的发生。通过施工过程的监督，可以在最大限度上及时的发现施工过程中出现的问题，如基坑支护是否变形，是否发生了沉降，水平位置是否发生平移等等。通过及时的发现问题，记录问题，可以迅速调整施工方案，减少施工事故的发生，确保工程的质量。

3.3对于施工时突发事故的应急措施

在施工现场需要准备相应的应急材料和设备，如钢筋水泥、喷浆机、水泥和沙袋等等。在施工的时候，如果施工地面出现了裂缝，为了防止地表水的渗入，需要灌浆对裂缝进行修补维护。当土移过大的时，首先要立即停止挖土操作，然后根据施工现场的实际情况，采取合理的回填措施，同时需要增加监测的频率，确保及时的发现问题。

4 结语

在建筑工程领域，科学合理的深基坑支护技术是不可或缺的，它影响着整个工程的质量和进度。为了提高工程经济效益，在施工时需要理论结合实际，选取最适合、最经济的支护结构，这样不但能保证工程的质量还能确保工程的进度。

参考文献

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中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

引言

在建筑工程施工中，深基坑支护作为施工中一个基础设施，对工程质量、进度、安全等具有非常重要的影响，是建筑工程中不可缺少的施工环节。当前，我国在深基坑支护技术上取得了一定的成绩，然而基坑支护的失稳问题仍亟需解决。

1、我国深基坑工程的主要特点

深基坑工程的特点主要表现在：(1)建筑工程趋向于大型、高层化建设，基坑向着大深度方向发展。(2)基坑的开挖面积在不断扩大，长度和宽度已达到几百米，增加了支撑系统的难度。(3)地质环境恶劣，在软弱土层中进行基坑开挖工作会产生极大的位移和沉降，对于周围建筑物、市政设施以及地下管线会造成严重的安全隐患。(4)在相邻的场地中进行施工，打桩、降水、挖土以及基础浇注混凝土等工序，工程之间会相互制约和影响，从而增加了协调工作的难度。(5)深基坑施工期工期长，场地狭窄，降雨、重物的堆放都将会影响基坑的稳定性。(6)深基坑支护技术出现多样化，目前其技术种类已经多达数十种。

2、建筑工程施工中基坑支护方案设计

2.1 深基坑支护施工方案

土木工程基坑支护工作能够顺利进行，前提是必须建立一套完善可行并且安全的基坑支护方案，根据以往施工经验，通常采用土钉支护的方法，土钉支护的原理是将土钉打人土体，使二者相互作用，使边坡土体具有一定的整体性、稳定性。在土体变形的过程中，同时受拉力及弯力作用，所以就需要保证土钉的设计强度并满足设计的抗拉力。

(1)在土钉成孔施工过程中，施工管理人员必须严格要求成孔实际深度，可要求操作工人在孔口进行标注，符合深度要求后，方可终孔。(2)土钉成孔之前必须按规范要求标出孔位及孔位编号。(3)当土钉打入以后，必须进行拉拔试验，还应控制好注浆量以及注浆压力，拉拔试验必须由有相关检测资质的第三方单位进行，必须保证能满足设计及规范要求的抗拉拔力。(4)注浆的水灰比须按设计的要求进行控制，如需添加外加剂，则外加剂的规格及掺和量须经设计同意并经过试验检测合格方可投人使用。每天注浆须按规范要求进行试块制作，注浆方式可选用重力注浆法进行，注满为止，在浆液初凝前再进行1一2次的补浆。

2.2 深基坑土方开挖方案

深基坑的开挖实质上就是对地面原状土的平衡状态进行破坏，因此在开挖过程中存在着一定的风险。而且这种风险随土方开挖的进程扩大，所以在开挖之前的监测工作非常重要。土木工程基坑的开挖应遵循分区、分层、分段以及保持平衡的施工原则，做到一开槽先支撑，先支撑后开挖，分层分段开挖，严禁超量开挖，这是为保证基础施工的安全以及基坑土方的开挖。自由开挖区范围应控制在距边坡8m以内，而基坑边缘8m以内要实行分层分段开挖，分段长度应尽量不大于25m，为了加快施工进度，可以采用分段跳挖施工。

2.3 深基坑支护变形监测方案

在深基坑开挖作业时，尤其在周边条件复杂或环境恶劣的深基坑作业中，工程地质以及环境勘察不全面等都会对工程的设计和施工产生影响，甚至造成严重的工程事故，因此在施工前，要严格的对工程施工区域的周边条件及环境进行考察，并在土木工程基坑施工时，做到严格监测。监测方法可根据工程的特点确定，可由工程规模、重要程度以及实际地质条件等着手。开挖之前须制定合理的基坑监测方案，以确保基坑作业的安全及质量。施工前，可在基坑顶部附近的周边环境设置观测点，按照工程方案要求进行观测，观测人员每次必须将观测结果记录在案，并将数据加以整理，一旦观测结果达到了土方边坡变动的警戒值，需立即告知设计及监理单位的责任管理人员，采取相应的补救措施，防止深基坑边坡土方坍塌事故。

3、深基坑支护施工质量控制的技术措施

3.1 挡土灌注桩支护措施

该技术措施具体是指在深基坑的周围进行钻孔并设置钢筋笼，然后灌注混凝土桩。桩要成排设置，并在上部设置连续梁，随后在基坑中间位置以机械或是人工进行挖土，并在1.0m的位置处加装横撑，同时在混凝土背面加装拉杆与设置好的混凝土灌注桩拉紧，随后继续进行挖土，直至达到设计深度为止。这种支护技术措施的优点是成本低、混凝土灌注桩刚度大、抗弯强度高、安全性好。

3.2 土钉支护措施

该技术措施常被用于地下水位或是以人工方式降低地下水位后土层较好的深基坑支护工程当中，它与其他支护技术最为明显的区别是土钉支护有效利用了土体自身的力学强度和自稳能力，使原本不太稳定的土体成为支护结构中的一部分，这样一来只要支护结构稳定，边坡土体就会始终处于稳定状态。

3.3 钢板桩支护措施

现阶段，在我国大部分深基坑支护工程中应用较为广泛的支护结构是封闭拉伸钢板支护，在该支护结构体系当中，钢板桩的具体设置位置应当有利于基础施工，也就是说钢板桩应设置在地下结构边缘以外，且留有支拆模板的操作面，对于钢板桩不直的平面位置，应采取相应的措施使其平直整齐，防止不规则转角的出现，这样方便设置支撑。通常情况下，实际工程中都是采用单独打入的方式对钢板桩进行施工，该方法具体是指从板桩墙的一端起始，将钢板桩逐根打入到指定的位置当中，这种支护技术最大的优点是安全性高、支护效果稳定。

3.4 土层锚杆支护措施

该技术措施主要是指沿着开挖基坑每间隔一定的距离设置一层向下倾斜的土层锚杆，在锚杆的设置过程中，需要使用专用的钻机进行钻孔，并在钻好的孔洞内安放钢筋锚杆，随后向孔内灌注水泥浆液，直至锚杆达到一定强度后再进行下一步开挖，深基坑向下挖深一层便装置一层锚杆，直到基坑深度达到设计要求为止。该支护方式可与挡土灌注桩联合使用，能够有效减少灌注桩的截面，其不但适用于硬质土层及破碎岩石中开挖较深的基坑，而且还能够在高差较大的深基坑支护中应用，支护效果良好，可确保基坑的整体稳定性和基础施工的顺利进行。

4、控制基坑支护失稳的对策

基坑支护失稳控制的措施主要可从以下几个方面着手：(1)对施工现场周边的建筑进行考察，明确建筑物的结构特点以及基础的位置。细致了解施工地下有无管道布设，对地下土层做勘察实验分析，各基坑间要明确的分界标准。(2)分期施工，将整个施工过程分为两个阶段。第一阶段主要对基坑边坡的骨架进行设计，一般采用钢管桩作为基坑支护的主体；第二阶段为土方的挖掘以及边坡的混凝土保护层的施工，基坑支护结构的间距可以通过对施工现场的土质进行灵活安排。土层较坚硬处可以加大支护间距，如果土层松软，不仅要对土层进行加固处理，还需要调节支护间距，让支护间距尽量小些，保证基坑支护的稳定性。(3)工作面开挖出后要马上进行喷锚施工，避免坑体遭遇雨水冲击以及阳光暴晒等不利因素。基坑支护要与开挖同时进行。(4)在进行分层施工时，要考虑不同材质的特性，锚杆按照工程要求的不同进行分类处理。每层普通锚杆的施工一般需要5天，而起支撑作用的预应力锚杆则需要9天左右。分层施工中，要等待水泥硬度达到一定标准时才可以进行下一步开挖，通常标准设定为70%。(5)通过专门的技术人员对施工进行监控，定期对施工质量进行检查。在施工中查找疏漏，并进行反馈解决。

结束语

深基坑支护在整个建筑工程中处于一个非常重要的环节，作为建筑工程中的重中之重，应该引起企业对其重视。将深基坑支护施工做好，才能够最大限度的提升建筑工程的质量，促进我国建筑业的健康稳定发展。

参考文献

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随着建筑行业的迅猛发展，建筑工程的数量与日俱增，而深基坑正是在建筑工程数量较多的情况下使用的一种关键性技术。这也是保证建筑工程质量与安全的重要技术措施。为了保证深基坑正常发挥作用，就要对其进行支护，因此，需要对深基坑进行合理设计，避免其发生变形，如果支付变形，会直接影响到工程的施工质量与安全。在这种情况下深基坑支护变形控制设计，就非常重要。其中深基坑支护变形控制设计，既包括支护本身的结构设计也涵盖了与之相邻的建筑、管线和道路，而本文主要是针对支护本身的变形控制设计进行分析探讨。

1. 深基坑支护变形控制设计的具体要求分析

深基坑支护变形控制设计在具体设计中，要具有一定的依据，主要是深基坑的尺寸，最大荷载力，附近建筑环境、道路环境、管线环境以及地理地质条件等。为了符合设计标准，要在一定的设计要求之下进行合理设计。具体如下：

1.1 技术要求

深基坑支护变形控制设计，（1）要具备一定的抗滑稳定性，抗倾覆稳定性，同时要达到抗管涌和抗隆起的要求。[1]（1）要对深基坑支护结构强度进行合理设计，保证强度是实际变形量与深基坑支护变形控制设计的要求相符合。

1.2 投资要求

要根据工程实际情况进行综合分析，研究，制定科学的深基坑支护变形控制设计方案，设计的每个环节造价最低，在保证设计方法符合工程施工标准的基础上，尽量减少投资，降低造价，提高工程的经济效益。

1.3 工期要求

深基坑支护变形控制设计，要结合施工具体情况，对施工程序，施工标准，每个施工环节的具体期限等有一个明确的标记，尽量使施工简洁快速，提高施工效率，缩短工期，避免延误工期。

1.4 深基坑周围的环境要求

深基坑支护变形控制设计，不能只考虑深基坑本身情况，还要关注与之联系密切的周围环境。注意周围环境对深基坑变形的实际要求。保证在深基坑施工时，其周围的建筑、管保、道路等发生位移、沉降和倾斜的程度都在规定范围之内，避免对其周围的各种建筑、管线、道路造成损害和严重的影响。

2. 深基坑支护变形控制设计方案分析

2.1 科学建立深基坑支护变形控制设计模型

深基坑支护变形控制设计，一般需要建立科学的设计模型，对整个设计方案进行完整的呈现，便于发现问题，方便修改，以保证设计的科学性和合理性。[2]建立深基坑支护变形控制设计模型，一般主要包括四个设计要素：一是设计变量的确定。首先要根据实际情况，正确选取深基坑支护的具体形状和参数等数据信息，对相关数据信息进行分析、比较，为优化深基坑支护变形控制设计提供参考依据。二是明确目标。深基坑支护变形控制设计，要确定一个明确的目标，要具备一个目标函数。在深基坑支护变形控制设计的整个过程中，要有一个完整的整体目标，有目的地进行设计，而且这个目标的设定要具有科学性与合理性，同时，造价上要保证最低。三是确定一个约束条件。基坑支护变形控制设计，需要对设计的变量进行科学取值，在取值的过程中，不能没有限制，任意选取，要保证具备一个合理的约束条件，保证取值的科学性和规范性。四是要建立一个数学模型。在深基坑支护变形控制设计中，要建立一个完整的数学模型，有利于保证设计的精准性。要根据设计变量，列出相应的函数，再根据设定的约束条件，优化数学模型，在限制条件下，选取一个适当的变量，从而使函数值最佳。

2.2 合理设计单支点锚桩

首先要合理选择锚点的具置，这也是保证单支点锚桩设计最优的前提，[3]接着就是锚桩截面的设计，要在改变锚点受力情况，改变锚杆位置的基础上，使反弯点的弯矩值大概一致，然后把这个具体的值作为锚桩截面设计的具体依据。一般锚桩的位置与深基坑的顶端越接近，其产生的位移距离就越小。所以，在对锚桩位置进行选择时，压尽量减少锚杆的位移距离，同时要保证深基坑顶端的位移距离尽可能的小。此外，还要算出深基坑支护的入土深度、最大正弯矩和向弯矩，以此作为参考数据，准确选择深基坑支护的最优位置，确定最佳锚桩截面积和锚点承受力，从而保证单支点锚桩设计的合理性、准确性。

2.3 优化设计多支点锚桩

在多支点锚桩的设计过程中，（1）挖掘基坑到第一道锚杆的位置，保证深基坑支护呈悬臂状态，接着对支护桩的内力和桩顶位移距离进行准确计算，然后根据实际情况的变化，做出适当调节，使其达到设计的标准，保证设计方案合理。[4]（2）在正确确定第一道锚杆的位置之后，对第二根锚杆的锚杆的位置进行确定。在实际确认过程中，要对第一道锚杆的撑反力进行计算，一般采用弹性抗力有限原发计算方法，接着对锚点的受力和锚桩顶端的位移进行计算，最后对第二根锚杆的最大位移和支护结构的内力进行计算。（3）以此类推，在确定第一根和第二根锚杆位置的基础上，深基坑挖至坑底进行标高，根据实际情更合理调整锚撑点的位置进行调整。从而使多支点锚桩的设计更加科学。

3. 深基坑支护变形控制的策略分析

3.1 保证嵌固深度

在对深基坑支护变形进行控制的过程中，根据观察分析发现，围护桩嵌固深度不断增加的过程中，桩体发生的水平位移和深基坑底的隆起程度就会相应减小，其中，深基坑底隆起减小的程度要比桩体发生的水平位移减少的程度大。[5]当嵌固深度_到一定程度和标注时，桩底慢慢地不再发生变形，如果桩长继续延长，降低围护桩变形的作用也不再明显，但是对减少深基坑底隆起还是具有一定的作用。为了更好地控制深基坑支护变形，要保证嵌固的具体深度。

3.2 强化支撑的位置设置

深基坑支护变形受到很多因素的影响，其中支撑的位置变化对其影响很大。一旦深基坑支付支撑的位置发生变化，必将引起深基坑支护变形的发生。支撑位置变化的具体程度直接影响着深基坑支护变形的程度。因此，在对深基坑支护结构进行设计时，要根据深基坑支付结构的内力和变形的具体影响，结合深基坑施工空间环境等各方面的因素，进行综合考虑，从而正确设置支撑的位置，尽量避免其大幅度的变化。

3.3 控制支撑刚度

深基坑支护变形与支撑刚度的变化也具有一定的关系，通过实际研究发现，支撑刚度的增加会减小围护桩水平位移的最大值，但是不会对深基坑支护位移发生过大的变化，因此，可以根据实际情况，适当采取增加支撑刚度的方式，进一步控制深基坑支护变形。

3.4 合理设置隔离墙

深基坑技术一般是应用于数量较多的建筑群，因此，在施工过程中，面临的施工环境比较复杂。更好地发挥的深基坑的实际作用，为了防止深基坑变形，要采取深基坑支护，为了进一步控制支护变形，需要根据实际情况合理设置隔离墙。隔离墙的设置很大程度上能够起到加固深基坑的作用，但是如果设置不合理，很可能会适得其反，不但不会发挥加固作用，还会加重深基坑的变形，因此，在实际设置中，要综合分析施工实际，结合各种影响因素，保证隔离墙设置的科学性、合理性。

3.5 对深基坑坑底进行加固

对基坑坑底的土体进行加固，是控制深基坑支护变形的重要途径之一。加固的具体方法一般是在坑底增加土体，主要采用裙边加固法、抽条加固法和二者结合的加固法，通过加固作用，保持坑底的稳定性，从而控制深基坑支护变形。

结论：在现代建筑工程建设中，深基坑技术发挥着重要作用，但深基坑支护变形控制设计的水平，对深基坑施工质量的影响很大，因此，要在实际设计中，根据设计的具体要求，根据设计的具体程序和要点，不断优化设计方案，采取有效的措施，加强对深基坑支护变形控制的力度，从而整体上提高建筑工程的质量，促进建筑行业又好又快发展。

参考文献：

[1] 吕三和. 深基坑支护变形控制设计与研究[D]. 中国海洋大学， 2003.

[2] 张钦喜， 孙家乐， 刘柯. 深基坑锚拉支护体系变形控制设计理论与应用[J]. 岩土工程学报， 1999， 21（2）：161-165.

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【中图分类号】TU753【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2015）35-0129-02

前言

城市化的进一步发展促进了城市建筑数量的增多，而深基坑通常是在建筑物较为密集的地区采用，为了保证深基坑不会变形，就去要对其进行支护。支护的变形不仅对施工的质量产生严重的影响，还会对建筑的安全造成威胁，因此，做好建筑深基坑支护变形控制的措施就变得十分的重要。通常来说，变形控制的内容既包含支护本身的结构，也包括相邻建筑、道路以及地下管线等，在本次的探究中，则主要对支护本身进行详细介绍。

1深基坑支护变形控制设计的依据

支护结构设计的基本依据有很多，但是最为主要的一共有四点，即深基坑的几何尺寸（直径、深度等）、深基坑支护结构所能够承受的最大荷载、深基坑附近的建筑条件、道路条件、管道条件等地质条件。而在此基础上的变形控制设计的依据还包括三个要求：①技术的可靠性要求：深基坑支护变形的控制设计应该能够满足抗滑稳定性，具有抗倾覆的稳定性，抗管涌、抗隆起的要求，此外，深基坑支护结构的本身强度以及变形量也应该能够满足设计的要求。②建设的投资与施工的工期要求：施工的造价要应尽可能的低，并做到施工快速方便，以能够提高施工的进度。③深基坑附近的环境对深基坑变形的要求：深基坑在施工的过程中要能够保证基坑附近建筑物、地下管线的沉降、位移以及倾斜均在允许的范围内，不会给其他建筑、道路、管线带来严重影响。

2深基坑支护变形优化设计的方案

2.1建立支护优化的设计模型

支护优化模型的建立要包含四个要素：①确定设计的变量，即在进行支护优化设计的过程中要对深基坑支护的形状、参数支点等数据进行选取，为最佳的设计方案提供相关的数据。②要有一个目标函数，即在支护优化控制设计的过程中要由一个总体的目标，而这个目标一般都是最低的造价。③要有一个约束的条件，即设计的变量在进行取值时要有一个限制的条件，而不是无限量的选取。④要有一个数学的模型，根据变量列出函数，根据约束的条件再对数学的模型进行优化，在该条件下选取一个合适的变量，以使函数能够达到最佳的数值。

2.2单支点锚桩的优化设计

首先是锚点位置的选择，以最佳的位置作为单支点锚桩优化设计的第一步，通过改变锚杆的位置以及支点所受到的力，让反弯点的弯矩值大致相等，然后再根据这个值来设计桩的截面。通常情况下，锚桩的位置越接近深基坑的顶端，其位移量就会越小，因此，在进行位置的选取时，要尽量减小锚杆位移的下调量，同时还要使深基坑顶点的位移尽可能的小，然后还要求得支护入土的深度以及最大正弯矩及向弯矩，这样才能够准确的找到深基坑支护的最佳位置以及最佳截面积和承受力，以此来使单支点锚桩的设计达到最优。

2.3多支点锚桩的优化设计

多支点锚桩的优化设计与单支点锚桩的优化设计相差不多，其主要的设计过程如下：在第一工况的时期，将基坑挖掘到第一道锚杆的位置后，让支护保持悬臂的状态，让偶在计算支护庄内力以及桩顶的位移，然后，在进行相关的调整，使其能够满足的优化设计的要求。在第二工况的时期，在第一个锚杆的位置确定之后，进行第二个锚杆位置的挖掘，计算第一道锚杆的撑反力，一般其计算的方法为弹性抗力有限原发，然后计算锚撑点的唯一以及桩顶位移的详细数据，在计算第二根锚杆的最大位移量以及支护结构的内力，在经过锚撑点唯一的调整之后，将第二根锚杆的最佳位置确定。在第三工况的时期，挖至坑底标高，计算第一根、第二根锚杆的撑反力、锚撑点位移、桩顶位移、最大位移以及支护结构内力，再次对锚撑点的位置进行调整，以使位移以及桩身的内力满足优化的目的。

3支护变形的控制措施

3.1维护桩固嵌的深度

随着围护桩嵌固深度的增加，桩体水平位移和坑底隆起均有所减小，坑底隆起减小的幅度要大于桩体水平位移的幅度；当嵌固深度增加到一定程度时，桩底逐渐不发生变形，若继续增加桩长，对减小围护桩变形作用不明显，但对基坑抗隆起是有利的。

3.2支撑的位置

围护桩的变形对支撑位置的改变是比较敏感的，换句话说，深基坑支护支撑位置的改变就必然会引起围护桩的变形，而且其变形的程度也和支护位置的改变量有着直接的关系。在基坑支护结构设计时，支撑位置的设置，除了考虑施工空间外，还应当考虑对基坑支护结构内力及变形的影响。

3.3支撑的刚度

根据相关的研究表明，深基坑支护支撑刚度的增加，可以让围护桩水平位移最大值有一定程度的减小，但是不会让深基坑支护位移发生较大的改变，所以说，以增加深基坑支护内支撑的刚度的方式来控制基坑变形，并不是最为经济、有效的方法。

3.4坑外设置隔离墙

由于只有在建筑物角度的地区建造建筑，才会选取深基坑的方式，所以，这也在另一方面说明了深基坑的周边环境较为复杂，这也是对深基坑应用支护以减少其形变量的目的所在。在深基坑的外测设置一道隔离墙，能够极大的对深基坑进行加固，因此，隔离墙的设置是有积极意义的，但要根据具体情况设置合理的隔离墙，若隔离墙设置不合理，不但不会起到积极意义，反而会加剧基坑的变形。

3.5坑底加固

对基坑坑底土体进行预加固也是一种较为行之有效的技术措施。一般情况下是对深基坑的底部增加被动的土体，而加固的方法通常情况下有三种形式：①抽条加固的方法；②裙边加固的方法；③两种向结合的方式，即抽条加固加裙边加固的方式。

4结束语

通过全文的叙述，可以得出以下结论，建筑的质量以及建筑的安全都与深基坑的支护有着密切的联系，如果深基坑的支护出现了不可控事件，不仅会给建设中的建筑带来隐患，也会给相邻附近的建筑、道路、管道带来一定程度的影响，因此，做好深基坑的支护工作十分重要。深基坑支护变形控制的依据主要有三点，即技术、投资和工期及环境的要求；深基坑优化设计的步骤大体上有三点，即模型的设计、单支点锚桩的设计、多支点锚桩的设计；而防止深基坑支护变形控制的因素有五个，即维护桩固嵌的深度、支撑的位置、支撑的刚度、坑外设置隔离墙以及坑底加固，所以，只要能够对这五点进行控制，就能够保证深基坑支护的变形在可控范围之内。

参考文献

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[2]朱桂春，刘兴鑫，韩武娟.深基坑桩锚支护体系的受力变形研究及优化设计[J].安全与环境工程，2012，01：124~128.

[3]王荣彦.复杂环境条件下高水位深基坑变形控制设计探讨[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2012，04：39~43.

[4]唐鹏，程怀江.基于变形控制的深基坑工程土钉支护设计优化研究[J].工程与建设，2012，06：813~816.

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0.前言

随着我国经济建设的飞速发展和人们生活水平不断的提高，多层建筑及高层建筑等工程施工，都会面临深基坑工程。本文作者结合实例介绍了深基坑支护的类型，特点及其结构设计和主要计算方法进行了分析探讨。

1.深基坑支护的类型及特点

目前基坑支护型式主要分为两大类：即支挡型和加固型，支挡型中包括放坡开挖及挡土支护开挖。

1.1 放坡开挖

放坡开挖是最经济、最简单而且速度最快的一种支护类型，当条件满足时宜优先采用。硬质、可塑性粘土和良好砂性土场地足够放坡，有时对坡面采取措施边坡高度一般为3～6m，否则分段开挖；最后还要验算边坡稳定等。

1.2 挡土支护开挖

为了保证基坑周围的建筑物、构筑物以及市政设施安全，或为了满足无水条件下施工，需要设置挡土和截水结构。这种结构称为支（围）护结构。基坑工程包括支护体系的设置和土方开挖两个方面。土方开挖的施工组织是否合理对围护体系是否成功产生重要影响。不合理的土方开挖方式、步骤和速度有可能导致主体结构桩基础变位、支护结构变形过大、甚至引起支护体系围护体系崩溃。挡土支护按目前常见的有五种：水泥土墙支护、排桩、地下连续墙、钢板桩支护、土钉墙支护（喷锚支护）、逆作拱墙。

1.3 加固型

加固型主要有水泥搅拌桩加固法、高压旋喷桩加固法、水泥喷粉桩加固法、注浆加固法、网状树根桩加固法及插筋补强法等，哪一种比较经济合理,可根据挖土面的深度,工程及水文地质条件,外荷载状况及施工场地等条件综合分析考虑确定。

2.深基坑支护结构主要计算方法

基坑支护结构设计计算包括外力(土压力及地基超载)和支护结构内力(弯矩和剪力)、支撑体系的设计计算、基坑整体稳定性和局部稳定性、地基承载力、支护结构顶部位移、结构和地面的变形以及软弱土层的局部加固、对相邻建筑的影响等诸方面的计算。

近年来，随着岩土力学理论的发展和各国专家学者的努力，提出了多种计算理论和方法，归纳起来，其基本方法大致可分为:1)极限平衡法；2)弹性抗力法；3)有限元和数值分析法[2]。

2.1 极限平衡法

极限平衡法建立在经典理论的基础上，但通常采用的朗肯和库仑理论所得到的结果实际上和土体单元本身的真实应力是有差别的。按地基强度理论，库仑理论是把土体看作为一承载体，达到极限状态时滑动面的形式采用直线滑动面的结果，而在朗肯理论中则为一点的应力状态，由于库仑理论在一定条件下与朗肯理论是一致的，朗肯理论实质上也属一种直线滑动面理论。对于地基强度而言，直线滑动面理论的极限承载力是偏小的，采用曲线滑动面理论更为合理。简单地讲，朗肯理论在一般情况下的主动土压力都会偏大， 被动土压力偏小，而库仑理论中被动土压力在土体内摩擦角为较大值时结果也会偏大[1,2]。用经典土力学理论计算主动土压力和被动土压力，计算柔性挡墙(悬臂式或有支锚结构)的内力，对墙身和支锚结构进行设计，这种方法对于普通挡土墙或开挖深度不深的钢板桩是比较成熟的； 但对深基坑，特别是软土中的深基坑支护结构设计，该法就难以考虑更为复杂的条件，难以分析支护结构的整体性状。例如支护结构与周围环境的相互作用，墙体变形对侧压力的影响，支锚结构设置过程中墙体结构内力和位移的变化，内侧坑底土加固或坑内、外降水对支护结构内力和位移的影响，压顶圈梁的作用与设计，复合式结构的受力分析等等，这些问题往往成为控制支护结构性状的主要因素。

2.2 弹性抗力法

弹性抗力法针对常规方法中挡墙内侧被动土压力计算中的问题提出了改进[3,4,5,6]。其概念是由于挡墙位移有控制要求，内侧不可能达到完全的被动状态，实际上仍处在弹性抗力阶段，因此，引用承受水平荷载桩的横向抗力概念，将外侧主动土压力作为施加在墙体上的水平荷载，用弹性地基梁的方法计算挡墙的变形与内力，土对墙体的水平向支撑用弹性抗力系数来模拟，支锚结构也用弹簧模拟。这种方法可以视为对常规方法的改进，但它仍没有解决前一种方法的其余问题。计算与实际符合与否取决于基床系数的选取，通常用m 法计算，即基床系数随深度比例增长，比例系数为m。土抗力法在基坑支护设计计算中， 常将支护结构前后土体视为由水平向的弹簧组成的计算模型，通过挠曲线的近似方程来计算挡土结构墙体的弯矩、剪力和变形。按Winkler 假定，每一点的水平向的反力与这点的弹性变形成正比。一般适用于锚拉式平面结构或受力对称的内支撑式平面结构。

2.3 有限元和数值分析法

随着计算机技术的提高，有限元和数值分析法在支护结构分析中得到了广泛地应用，提供了一种理论上更为合理的设计计算方法。它将土体和支护结构分别划分为有限单元进行计算，其优点是可以考虑土体与支护结构的相互作用，可以从整体上分析支护结构及周围土体的应力和位移，而且还可求得基坑的隆起量、地表的沉降量和土中的塑性区范围及发展过程，还可以与土流变学相结合求得各参数的时间效应。最重要的一点，它适用于动态模拟计算，通过动态计算模型，按照施工过程对支护结构进行逐次分析，预测支护结构在施工过程中的性状[5,6]。

总的来说，常规设计方法仍然是目前工程中支护结构设计的主要方法，但需对它存在的问题加以研究改进，发展有限元方法使之实用化、系统化，成为支护结构计算机辅助设计软件，供设计与施工管理采用。从原理上说，常规方法存在的问题在有限元方法中都可不同程度地得到解决。除了数值分析方法本身的问题以外，用有限元方法的关键是正确选用计算模型和设计参数；另一个需要研究的问题是安全系数的定义及如何与常规设计的安全系数相匹配。如果后一个问题不解决，有限元方法仍然只停留在辅助手段的水平上而不能成为一种可供应用的工程设计方法。

3.工程实例

3.1 工程地质情况：

该工程地下室2 层， 基坑深8m， 宽101m, 西边长324m, 东边长284m,基坑面积为30700m2。本工程的地质情况为：

（1）人工填土及残积层，其包括：

①杂填土层，厚1～3m,松散，含水量较高；

②淤泥层，厚1～4m，松散，含水量较高；

③细砂、中砂层，厚2～13m,松散，含水量较高；

④粉质粘土层，厚7～11m，上部可塑，向下逐渐变化为硬塑。

（2）基岩：岩性主要为内夹方解石脉粉质泥岩，其分为：

①强风化带：岩质近土状，岩体较碎，厚度为5～12m，岩层面深度在18～25m 之间。

②中风化带：岩质较坚硬，但裂隙较发育，厚度为1.5～7.5m，岩层面深度在20～32m 之间，单轴抗压强度平均为5MPa。

③微风化带：岩质坚硬，但裂隙发育，岩层面深度在25～39m 之间，单轴抗压强度平均为6.5MPa。地下水埋深为0.8～1.2m。本工程场地南北二区的地质差异较大，南区岩面高，淤泥及细砂层较薄，粘土层以硬塑粘土为主，北区则岩面低，淤泥及细砂层较厚。

3.2 方案的选择

若不加设支撑，支护墙体的水平位移较大，而本工程基坑开挖深度较深，因此，选用何种支撑形式与支撑类型成为本工程的关键所在。因为地下水位较高，要考虑止水，所以加设一道止水帷幕。

3.2.1 方案初选

深基坑工程通常采用钢筋混凝土支撑体系，其特点如下：钢筋混凝土支撑能充分发挥混凝土的刚度大和变形小的特征，采用钢筋混凝土支撑可以加快土方挖运速度、降低工程造价，并且可以不受周边场地不足的限制。因此，本工程初选支撑方案为加设二道钢筋混凝土内支撑。

方案一：采用钢筋混凝土内支撑。第一道钢筋混凝土支撑的对撑梁以及角撑梁截面均为500×700，联系梁及八字撑均为400×600。第二道钢筋混凝土支撑的对撑梁以及角撑梁截面为600×800，联系梁及八字撑均为400×600。第一、二道钢筋混凝土内支撑形式。支撑形式同图示。

方案二：采用钢筋混凝土支撑。第一道内支撑与第二、三道内支撑均为钢筋混凝土内支撑。第一、二道钢筋混凝土支撑的对撑梁以及角撑梁截面均为500×700，联系梁及八字撑均为400×600。第三道钢筋混凝土支撑的对撑梁以及角撑梁截面为600×800，内支撑联系梁、八字撑均为400×600。设置二道支撑，支护桩内力与变形较大，因而局部设置三道支撑，既可满足该基坑支护的要求， 又能保证支护桩变形在控制范围之内，防止靠近基坑房屋因基坑开挖而开裂或沉降。

3.2.2 方案优化选择

本工程基坑开挖较深，周围环境复杂，安全可靠度是首要设计因素，同时，必须考虑施工工期。

相比之下，钢支撑具有缩短施工工期的特点，为了加快施工进度，考虑第一道支撑采用钢结构支撑。

方案三如下：局部采用钢管支撑，其余采用钢筋混凝土支撑。第一道内支撑为钢支撑。第二、三道为钢筋混凝土内支撑。第一道钢结构对撑梁，联系梁、八字撑均为单根工字钢25b。第二道钢筋混凝土支撑的对撑梁以及角撑梁截面均为500×700，联系梁及八字撑均为400×600。第三道钢筋混凝土支撑的对撑梁和角撑梁均采用钢筋混凝土截面600×800，内支撑联系梁、八字撑均为400×600。

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一、基坑概要

南方物流电商项目基坑位于东莞市南城科技大道宏二路1号，拟建场地西北侧为宏图路、东南侧为法仕路、西南侧为宏二路、东北侧为规划支路；拟建物3～36F/5栋，地下室2层，基坑开挖深度至底板底，挖深为11.30～12.80m，属深基坑支护，基坑周长为602m，基坑面积为24550m2 ，基坑支护安全等级为一级，有效使用期限至基坑开挖到设计标高后为一年。

二、场地周边环境及工程地质条件

1、场地周边环境

周边环境复杂，西北侧的宏图路共布设9条管线，其中5条光纤电信管线，距基坑顶边线最近为4.47m，1条光纤电力管线，距基坑顶边线为6.29m，1条铸铁给水管道，距基坑顶边线为11.85m，1条混凝土污水管，距基坑顶边线最近为15.02m，1条混凝土雨水管，距基坑顶边线为17.73m；西南侧的宏二路共布设4条管线，其中2条混凝土雨水管，距基坑顶边线最近为4.55m，1条光纤电力管，距基坑顶边线为7.0m，1条光纤路灯管线，距基坑顶边线为9.92m；东南侧法仕路共布设3条管路，其中1条铸铁给水管，距基坑顶边线为6.18m，1条光纤电信管，距基坑顶边线为7.04m，1条混凝土雨水管，距基坑顶边线为9.8m；东北侧为规划路和灌注桩基础2～6层楼房，楼房距基坑顶边线最近为15米；2倍基坑距离范围内管线众多，对基坑水平位移和垂直沉降得出了高的要求。

2、工程地质条件

在钻孔控制深度范围内，与基坑支护开挖有关的地层有人工填土层、淤泥质粘土层、粉质粘土层、砂质粘性土层、全风化花岗片麻岩层，各岩土层工程地质特征如下：

素填土：灰黄色，灰色，灰黑色。稍湿，松散，以粘粒为主，含有砂、植物根茎，揭示层厚为1.70～7.80m，平均4.14m；

淤泥质粘土：灰色、灰黑色，饱和，软塑状，成份以粉粘粒为主，富含有机质，土面有光泽，干强度及韧性高，揭示层厚为0.60～5.50m，平均2.68m；

粉质粘土：褐红色，灰黄色，湿，可塑。成份以粉粘粒为主，含有砂，揭示层厚为1.50～11.80m，平均5.11m；

砂质粘性土：浅红色、灰黄色，灰白色，湿，可-硬塑。成份以粘粒为主，含有少量的石英砂，为花岗片麻岩风化残积土，揭示层厚为5.00～24.20m，平均13.55m；

全风化花岗片麻岩：灰黄色，灰白色，褐色，湿，坚硬状，成份以粘粒为主，已全部风化为土状，含有石英砂，其遇水崩解的特点。揭示层厚为0.50～14.60m，平均4.72m；

场地内地下水属第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，除填土层为中等透水性外，其它岩土层均属弱透水层；下部基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中，赋水性相对较弱，水量较小，一般与裂隙的发育程度有关。场地地下水水量主要受季节性降水量补给的影响而变动。

三、基坑支护设计方案比较

根据拟建场地周边环境以及地质勘察的土质情况，在满足基坑安全的前提下，做到经济和便于施工，因没有天然放坡的场地，最经济的天然放坡无法实现，土钉墙因位移太大无法控制而放弃，地下连续墙因造太高而淘汰，最终定在桩锚支护与SMW工法桩之间进行比选，这二种支护方式均能有效的控制位移和沉降，保护周边众多管线，满足周边环境和地质条件的要求。

1、桩锚支护

考虑到地质条件差，全场均分布有1.70～7.80m的填土和0.60～5.50m的淤泥质土，采用上部放坡下部垂直开挖，四周沿基坑边线设单排φ1000水平间距为1200的钻孔灌注桩，桩身进入基坑底以下5米，桩后设单排φ700水泥搅拌桩止水，水平间距450，进入基坑底以下2米以上，钻孔桩上设1000*800的冠梁，共设3排7φ5预应力锚索，二条桩设一道锚索，桩间内挂φ8@200×200钢筋网，喷射C20细石砼护面。优点：1、桩锚支护是一种成熟而稳固的支护型式，被社会广范认可和接受，2、施工设备易取得，质量能得到保证；缺点：造价高，钢筋和水泥不能回收。

2、SMW工法

四周沿基坑边线设单排φ850水平间距为600的三轴三相大直径搅拌桩做止水，桩身进入强风化层1米或入基坑底以下6米以上，搅拌桩施工下沉速度不大于0.8m/分钟，提升速度不宜大于1m/分钟；搅拌桩采用42.5R普通硅酸盐水泥，水泥掺入比20%（约220kg/m）,水灰比为1.5~2.0，保证地下水不渗入基坑。搅拌桩内插H型钢，采用H700×300×13×24，钢材等级为Q235。搅拌桩机器就位前应根据搅拌桩的轴线开挖导向沟，在沟槽边设置搅拌桩定位型钢。定位型钢间距比型钢宽度增加30mm，定位桩间距6m，长度10m，型钢在搅拌桩施工结束后30min内插入，插入前应检查其平整度和接头焊缝质量。型钢的插入必须采用牢固的定位导向架，在插入过程中应采取措施保证型钢垂直度。型钢插入到位后应用悬挂构件控制型钢顶标高，并与已插好的型钢牢固连接。在型钢表面涂抹减摩材料前，必须清除其表面铁锈和灰尘。基坑按设计要求回填完毕后方可进行型钢的拔出及回收。按先短边后长边的顺序对称拔出型钢，型钢起拔采用专用液压起拔机。支撑采用H型钢角撑的内支撑方式。优点：1、使用内支撑的形式，不影响周边众多管线，2、型钢使用后可以回收，大大降低造价；缺点：1、未被社会广范接受，2、施工设备较少。

经过以上一种支护型式的比选，最后从本领域发展的角度和经济的角度出发，选择了SMW工法桩的支护型式，现基坑已完全回填，实践证明，当时的选择是正确的，基坑是安全的，质量是可靠的，而且为甲方节省了投资480万。

参考文献：《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；

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中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-01

一、工程概况

国都高尔夫花园3期位于SZ市FT区新洲片区，新沙路与新沙街交汇处，楼高168米，用地面积约7464平方米，其中地下室 5层，地下室底板设计标高为-17.1米。基坑平面面积较大整体呈现 L 形，项目周围均为道路以及高层建筑为主，而且周围埋藏着水、电、气等各种管道。如果在施工的过程中稍有不慎会对周围造成严重的破坏。

二、检测目的

在地下施工过程中为了追求现场施工的安全性以及经济性，根据测定施工过程中的支护结构顶和周边相关实体的变形，对于土地以及支护结构的状态进行及时科学的分析和判断，以便随时掌握周围土地以及支柱材料的动态，为项目工程提供相应的数据，以科学合理的指导施工管理。确保施工工作合理安全的顺利进行。

三、监测技术的措施方法

（一）监测项目要求

根据施工特点以及基坑支护监测分布图，结合工程支柱结构以及土体作用确定以下监测项目。

（二）监测时间和频率

首先在基坑开挖前准备阶段就预先测定初始值，在基坑开挖初级阶段每3-4天测量一次，在急剧开挖和变速加快时每天测量2-3次，在地下室开挖阶段每周测量一次。如果碰到恶劣天气以及非正常变形时应坚持每天测量一次，出现监测项目报警时则要每天测量2次。

（三）监测项目报警值

监测项目报警意味着监测项目已经出现异常，需要密切关注。

（四）支护结构顶水平位移监测

1、首先要布置三个控制基准点，三个控制基准点要布置在施工区影响范围之外和不受旁折光的影响的地方以保证基准方向的通视良好。选择一个固定控制点作为定向及检查，剩余两点组成一个边角控制网。制作控制基准点首先在混凝土地面上钻120mm深孔，在深孔内添入直径14mm的钢筋，并浇筑混凝土墩。每个墩的设置尺寸为：300×300×1200mm。为了保护墩位不受破坏，特意在每个墩的中间增加加强钢筋和钢盖板。

2、本基坑主要采用极坐标法进行水平位移监测方法；在三分基准点上采取观测1测回、观测2测回和向法观测的观测方法。使用导线测量以及前方交会的方法对深坑基点的稳定性进行检测，并通过检测系统将监测数据通过计算和整理形成相应的变形预报图表。以便对工程的开展提供数据保障。

（五）测斜监测方法

1、对于已经完成的连续墙、围护桩和土层则主要采取钻孔测斜，首先是要围护桩上钻Φ110mm的孔而且孔深大于基坑深度，因为一般的测斜管的外径是Φ70mm，而我们所钻的孔径要稍微大于测斜管外径。并且将测斜管放入孔内，用搅拌的灰浆把钻孔与斜侧管内部的空隙填充满以保证测斜管的牢固。测斜管安放就位后，首先将斜侧槽与测量面保持垂直，将方向调正后盖上顶盖，斜侧管顶要高出地方20-50cm以便能保持管内的干净，通畅。这些工作做完后要对钻孔和测斜管之间进行第二次回填，相比上次填充这次要采取粗砂缓慢进行的方式，，在回填过程中要经常灌水为避免塞孔，同时要有周期的检车，发现填料下沉现象时要继续回填。以上这些工作要在基坑开挖之前2周完成以为确保测斜管与桩体、墙体、土体同步变形。同时在周围用砖砌成一个保护墩和清晰的标示。

2、观测分为正测和反测两种，按照顺序首先要进行正测然后再行测观测。于现在采用的探头是双测头结构，所以在谈侧重可以一次测量正交两个方向的偏斜量。将测斜仪放置测斜管低，从底往上每隔50cm测量一次，得到数据后，与基坑开挖前的初始值与现在的测量值相比较，得出的数值即是由开挖引起的每50cm的位移量。然后根据十字导槽的方向计算相应的位移的方向。

（六）基坑的水位监测

按照设计图纸的规划和要求进行水位孔埋设。对于水位监测的方法也是钻孔测水井高程方法，首先根据设置点在相应的位置上钻孔，然后通过pvc管道用水位定测仪对孔内水位进行监测，根据监测结果与初始测量值进行比较，得出结果。

四、监测数据的采集、整理及反馈

（一）数据的采集整理

通过检测得到的检测结果，都有专门的软件进行数据记录，并按照相关规定保存原始数据，同时相关人员按照要求规定进行签字、核算并将数据整理做成图记进行保存。同时针对不同的仪器的采集方法，采用不同的鉴定和检查手段，以确定采集数据的准确。

（二）数据的整理

及时处理和反馈监测数据，并根据监测数据，通过对比检验的方法对可能监测产生的系统误差等各种误差进行分析处理，对于准确的监测数据进行反分析计算，以便为工程项目及时提供基坑各个部分变形状态，以及及时预测未来可能产生的情况，以便遇到紧急状况能及时做好应对措施。

（三）信息反馈

根据整理汇总的监测数据信息，通过相应的专业计算机软件，将监测数据转化处理成各种专业图表、表格以及变形曲线，以便能更加形象客观的分析相关的基坑支护工程变形问题。根据分析时间―位移”曲线图、时间―土体侧向位移（测斜）”曲线图、时间―地下水位”曲线图、基准点及监测点平面位置示意图。一旦分析发现出现位移、变形等重大问题。要及时向有关部门通报并将提供相应的检测数据或者图示，若测量结果正常，在测量结束的24小时内提供详细的测量报表。对于检测报表要保存以便向业主提供满足要求的监测报告。

参考文献：

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【 abstract 】 : combined with a housing project deep foundation pit engineering, this paper introduces in soft soil area construction is convenient to the row pile (bored piles) + concrete supporting cast, and the center of the excavation and supporting the island form construction method, think the support system have the enough strength, stiffness and stability, and achieved good economic benefit.

【 keywords 】 : deep foundation pit; Center island excavation; Row pile; Supporting cast

中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

某住宅工程位于绍兴县柯桥中心区，项目总用地面积37996㎡，建设用地面积14102㎡，建筑占地面积12006㎡，总建筑面积93495㎡，地下一层，由4幢酒店式公寓、16幢2～4层的商业及会所组成，地下设有南北各一个一层整体地下室（分别为1# 地下室建筑面积12171㎡、2#地下室建筑面积15166㎡）。目前2#地下室已施工完毕以进入主体结构的施工。

结构±0.000相当于绝对标高5.800m,场地内自然地面相对标高为-0.940～-0.475m，一般为-0.60，基坑大面挖深为5.2m，局部电梯井深坑挖深-8.55m，属深基坑。

1.1周边环境

该场地地貌属杭州湾南岸萧山—绍兴平原地貌，场地北侧紧邻群贤路，东侧紧邻湖西路，西侧为金柯桥大道，1#地下室和2#地下室之间为湖面。基坑周边道路交通繁忙，对交通组织要求高，另周边还分布有多条公共事业市政管线，其中，煤气、高压电力等重要管线距离基坑最近处仅2m。

1.2工程地质水文情况

本基坑开挖深度范围土层主要为粉质粘土、粘质粉土、淤泥质土，基坑影响的（1）～（3）号土层土质为松散～中软土层，基坑开挖时坑壁易失稳。本场地地下水位埋藏较浅，地下水埋深为0.6～1.50m。

2基坑原设计方案

1#基坑北侧及东侧、2#基坑南侧及东侧基坑支护设计拟采用SMW工法+钢管抛撑支护形式，西侧有较宽阔的绿化带，采用土钉墙支护。坑中坑采取水泥土重力式挡墙支护。

SMW工法采用三轴搅拌桩机，单钻头直径650mm，三轴桩中心距2x450mm，搅拌桩内插入500×200×10×16型钢。抛撑采用φ426×12、609×12钢管。

土钉采用48×3.0钢管，钢管从离坑壁2m处沿管长设φ8@500注浆孔，坡面采用钢筋网片Φ6.5@200×200喷100厚C20混凝土护坡。

目前2#地下室已施工完毕正在进行主体结构的施工，考虑到2#地下室SMW工法桩+钢管抛撑的支护形式施工过程中基坑变形较大，特将1#地下室由SMW工法桩+钢管抛撑的支护形式设计变更为钻孔灌注桩+钢筋混凝土抛撑的支护形式。

3基坑围护设计优化

在支撑体系中，围檩的刚度对整个支撑结构的刚度影响很大，但目前普遍存在对型钢围檩制作不规范、认识不足的现象，造成了一些因围檩失稳引起的基坑事故。因此设计、施工单位都必须高度重视这个问题。

考虑到基坑变形控制要求较高及2#地下室SMW工法桩+钢管抛撑的支护形式施工过程中出现基坑变形较大等因素，根据掌握的基坑施工经验，选用混凝土抛撑能有效地控制基坑变形，对基坑施工的安全性能起到重大作用。

对原有SMW工法桩+钢管抛撑的支护形式基坑剖面设计为排桩（钻孔灌注桩）+混凝土抛撑的支护形式，土钉墙支护设计剖面不变。特将1#基坑东侧、北侧采用φ700@1100钻孔灌注桩作为排桩结合500×800钢筋混凝土抛撑的支护形式。

4基坑施工

按照“时空效应”理论，以“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则，依次开挖，将“大坑化为小坑”进行挖土施工，待中心岛土方开挖完毕，立即施工该区域内的钢筋混凝土底板及抛撑，各分块严格按挖土方案工序流水施工，每块的无抛撑暴露时间严格控制，从挖土开始到支撑浇捣，控制在48h内完成。

4.1施工流程

场地平整测量放线放坡开挖土方至压顶梁坡面加固以及压顶梁施工压顶梁养护达到设计强度中心岛土方分块分层开挖至坑底标高中心岛底板及抛撑施工中心岛底板及抛撑养护达到设计强度开挖抛撑下三角土。

4.2 施工要点

根据基坑支护设计方案及底板后浇带设置情况，整个基坑土方开挖按三个阶段、7个区块进行施工。

5.4.1第一阶段土方开挖

本阶段共分二次开挖，考虑到第二次土方要留设中心岛，第一次土方开挖采用开槽退挖，开挖标高-1.050m～-2.800m，开槽宽度8.0m左右为压顶梁施工提供操作面，每个区段内土方开挖完毕立即施工混凝土护坡及压顶梁；第二次开挖中心岛土方至-2.800标高，为大面开挖。

5.4.2第二阶段土方开挖

本阶段为中心岛土方开挖（共分两次开挖），当压顶梁混凝土达到设计强度80%以上时开始开挖中心岛土方。保留三角土区域土方及穿越2、5、6区块的临时道路，其余分两次开挖至坑底。挖至设计标高后及时跟进施工底板。

5.4.3第三阶段土方开挖

本阶段为三角土开挖。待钢筋混凝土抛撑施工完毕并达强度到80%后，开挖钢筋混凝土抛撑下方的三角留土，所有三角留土通过多台挖机驳运至中间出土通道装土外运，底板上出土道路铺路基板并避开框架柱及墙板插筋。周边三角土区域底板应分块浇筑，减小围护位移。

5.4.4混凝土抛撑施工

（1）对坑边留置土开槽进行抛撑施工，控制坡度和标高，先根据混凝土抛撑坡向标高开挖沟槽，标出混凝土抛撑的中心灰线，再进行抛撑处的土方开挖及垫层施工。

（2）抛撑钢筋放样、绑扎等施工应精确，切实做好抛撑钢筋的绑扎及支模，确保基坑支护结构的整体稳定，其抛撑定位时，须全部避开格构柱、结构柱，以便地下室结构顺利施工。

（3）在中心岛底板及与底板相接处（中心岛底板外边）抛撑牛腿支墩混凝土浇筑完成，养护至设计强度75%后，进行抛撑混凝土的浇筑。

5基坑监测

5.1监测项目

基坑监测主要项目：

（1）深层土体水平位移监测：在基坑靠近围护结构的位置，共设置6只深层土体水平位移监测孔，测斜孔深度为22m。

（2）支撑轴力观测：在基坑支撑体系的抛撑布设6组轴力监测点，主要观测支撑体系在深基坑开挖过程中的支撑应力随时间和工况的变化情况。

（3）围护结构顶及道路人行道水平垂直位移观测：在基坑四周大道靠近基坑的人行道上级围护结构顶设若干个观测点，以监测其随基坑开挖变化的情况。

5.2监测工期频率及警戒值

（1）监测工期：从开挖前一周进场埋设测点至斜抛撑拆除，且监测数据稳定或结构做到±0.000。

（2）监测频率：按围护设计方案，根据挖土的进展速度及基坑的变形情况来定。基坑开挖阶段每天监测1次，在基坑开挖接近坑底，如遇超警戒值或变化速度的异常情况应加强观测次数，必要时每天2次或更多。拆撑期间加密监测频率。

（3）监测警戒值：土体测斜孔最大水平位移和沉降警戒值为40mm，水平位移和沉降速度警戒值一般取大于3mm/d。

4.3监测数据

表1 深层土体水平位移监测情况

表2 支撑轴力监测情况

表1、表2的监测数据显示：水平位移随着挖土施工进度增长较快，日平均变化率约为+1.0mm，特别是CX2、CX4、CX5等孔在开挖三角土期间日增量的最大值为10mm，水平位移总量超过设计警戒值，但水平位移速率一直未超过。分析其原因主要是混凝土抛撑、中心岛底板、压顶梁达到设计强度需要时间，从而增加了总的水平位移量。支撑轴力在基坑开挖过程中监测一直相对稳定，未超过设计值要求值。

6结语

采用排桩（钻孔灌注桩）+混凝土抛撑支护形式，结合中心岛开挖的施工方法，在本工程中取得了良好的效果，也带来了较好的经济效益；而且还方便了施工，节省了工期，更节约了施工成本。

【参考文献】

［1］GB5O010-2010，混凝土结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010.

［2］唐孟雄，陈如桂，陈伟. 深基坑工程变形控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

［3］JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国标准出版社，1999.

［4］龚晓南，高有潮. 深基坑工程设计施工手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1998.

篇9

地下室的高层建筑施工，这类建筑特点是因为空间限制不能采用放坡技术开挖基

坑，所以需要应用新型支护技术。深基坑支护技术目前已经在建筑施工应用中不

断完善，并由此形成一套相对完整的体系。

关键词：深基坑；支护；设计；应用

中图分类号：TV551文献标识码：A

引言

近年来，随着大批的高层建筑的建设，开发商为提高建筑用地率，加之国家

有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求，多层、超高层建筑地下室的设计必

不可少，有的地下建筑甚至有三四层，最深的达数十米，于是，地下建筑开挖时

的深基坑支护成为一个必要的施工过程。

一、深基坑支护工程特点

1、深基坑支护工程是风险性较大的临时工程，具有较强的事故率。深基坑

工程一般都是临时工程，安全储备相对较小，造成价较高，不确定因素较多，建

设单位往往不愿投入较多的资金，因此风险性较大。深基坑工程施工周期长，从

开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常经历多次降雨，周边堆载，振动等许

多不利条件，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。

2、深基坑支护工程具有很强的差异性和个性。地质和水文地质条件的不同，

自然条件的差别，都会造成基坑支护工程的差异性，即使是同一个城市，不同区

域也有差异。同时，深基坑支护工程还与基坑相邻建筑物，构筑物及市政地下管

网的位置，抵御变形的能力以及周围场地条件有关，使得每个基坑都要根据具体

情况具体分析，进行专门设计。

3、基坑工程具有很强的综合性。深基坑支护工程是岩土工程，结构工程及

施工技术相互交叉的学科，是多种复杂因素相互影响的系统工程，它涉及土力学

中强度（或称稳定）、变形和渗流水3个基本课题，三者需要综合处理。有的基

坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾，有的土中渗流引起土破坏

是主要矛盾，有的基坑周围地面变形是主要矛盾。

二、深基坑支护设计的改进方法

1、转变传统的设计理念

我国没有统一的支护结构设计规范，土压力分布还按库伦或朗肯理论确定，

支护桩仍用“等值梁法”进行计算，其计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬

殊较大，既不安全也不经济。由此可见，深基坑支护结构的设计不应再采用传统

的“结构荷载法”，而应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导

的信息反馈动态设计体系，这也是工程设计人员需要加强的科研攻关方向。

2、建立变形控制的新的工程设计方法

目前，设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设计方法，其计算

结果具有重要的参考价值。但是，将这种设计方法用于深基坑支护结构，只能单

纯满足支护结构的强度要求，而不能保证支护结构的刚度。众多工程事故就是因

为支护结构产生过大的变形而造成的，由此可见，评价一个支护结构的设计方案

优劣，不仅要看其是否满足强度的要求，而且还要看其变形大小。

3、大力开展支护结构的试验研究

正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上，但是，在深基坑支护结构方

面，我国至今还缺乏系统的科学试验研究。一些支护结构工程成功了，也讲不出

具体成功之处；一些支护结构工程失败了，也说不清失败的真实原因。在支护工

程施工的过程中积累的技术资料很丰富，但缺少科学的测试数据，无法进行科学

分析，不能上升到理论的高度，这是一个很大的缺陷。开展支护结构的试验研究。

4、深基坑支护设计内容应该明确

深基坑支护关系着基坑支护施工的稳定与安全，并且关系着将来建筑结构施

工的有序稳定进行，所以对深基坑支护的相关内容应进行详细的说明，主要包括

对深基坑边坡堆载进行说明，结合建筑工程实际情况，考虑到建筑结构施工时堆

载物的安置问题，应该对深基坑支护设计荷载的选择进行全面的考虑，并且在支

护设计说明中，明确支护边坡堆载量和坡顶距离的关系，这样旖工人员在建筑结

构施工时就知道了深基坑边坡堆载量的要求，从而有效地防止因堆载过量导致深

基坑边坡的变形或者被破坏，在进行深基坑设计时，设计人员应主动了解施工单

位临建的布置及塔吊的位置，并且考虑到坡顶的荷载情况，从而合理的进行设计。

三、深基坑支护工程的施工

1、自立式支护

自立式支护包括水泥搅拌桩挡墙支护与悬臂式排桩支护两种形式。水泥搅拌

桩挡墙支护的优势体现在挡墙厚度大，具有较好的整体与与隔水性，且可以保证

稳定性，施工效率高，相对于冲、钻孔灌注排桩而言，工程成本低，且坑内没有

支撑结构；而悬臂式排桩支护通常利用冲孔或者钻孔灌注桩，也有采用预制桩的，

该支护型式最大的特点就是无支撑，机械化挖土或者地下室施工比较方便。

2、桩锚支护

一些软土层较薄或者土层性能较好的场地会采用桩锚支护型式。深基坑工程

中岩土锚杆的设计参数选择如下：与水平夹角控制在15°～40°的范围内；长

不超过35m：轴向抗拔力控制在600kN以内；施工工艺通常采用二次高压注浆工

艺，且第二次注浆压力至少高于2MPa。锚索锁定时需要施加大小有等的预应力，

预应力越大，对桩顶变位的限制效果就越好，不过其支护桩承受的压力与静止土

压力越接近。

3、喷锚支护

所谓喷锚支护其实是指锚杆、钢丝网以及喷射混凝土互相结合组成的联合支

护类型，一些人工降水处理过的人工填土、粘性土或者弱胶结砂土等场地比较适

用这种支护型式，一些单层地下室、淤泥较薄、地下水较少的基坑工程也会采用

这种支护，基坑的深度控制在12m以内。

4、组合型支护

组合型的支护方式包括上部放坡下部钢筋混凝土悬臂组合、拱形水泥土墙组

合钢筋混凝土灌注桩形式、钢筋混凝土排桩组合桩间高压旋喷桩形式、支护桩组

合压力注浆搅拌桩加固被动区形式、土钉墙组合水泥搅拌桩的形式、土钉墙组合

微型注浆桩形式以及土钉墙组合预应力锚索等形式。

四、建筑深基坑工程中的施工控制

1、深基坑工程事前控制十分重要，工程开工前，在详细研究施工图纸、充

分调查现场情况的基础上，必须要有针对性的把重点放到结合地质报告、周边环

境等因素制定的专项施工方案上，一个切实可行、科学合理的施工方案是顺利组

织施工最基本的前提。

2、深基坑过程控制，首先是土方开挖期间的降排水。其次是土方分层开挖

环节的控制。最后是基坑支护结构系统的施工控制。

3、围护结构的施工质量及土方开挖的合理组织也是开挖成败的关键之一。

良好的施工质量和合理的施工组织可以弥补设计上的某些不足，反之，低劣的施

工质量和错误的施工组织会使合理的设计付诸东流，在这方面有着许多深刻的教

训。此外，施工前要充分估计各种可能出现的情况，当出现险情时，准备可供选

择的应急措施，以免险情出现时，措手不及，延误抢险时机，导致工程失败，造

成严重损失。

4、分部分项工程检查验收及成品保护，要对每一道工序严格检查，及时开

展旁站监督，坚决杜绝盲目施工。严格按照深基坑施工规范和验收标准组织好分

部分项工程的检查验收。加强已施工完成桩墙的保护，防止不必要的扰动或破坏。

5、监测与应急控制，监测数据是评估基坑安全的基础，监测点的布置必须

满足对基坑整体情况的反映。一般在开挖前应通过计算先对基坑进行模拟开挖，

计算预估变形量，在实际开挖中以计算量为控制目标，一旦突破，及时报警，启

动应急预案，并对其原因进行分析，制定措施方案。

结束语

深基坑工程的施工是一个循序渐进的过程，施工单位应按先设计、后施工的

程序施工，并尽量做到边施工、边监测，还要遵循“分层开挖，先撑后挖，随挖

随撑，对称均衡，限时限量”的原则，杜绝盲目施工和野蛮施工的现象，加强对

整个深基坑施工过程的控制，保证工程顺利、安全地完成。

参考文献

篇10

深基坑支护设计是近十多年来在我国逐步涉及的技术难题。深基坑的支护结构，不仅要保证基坑内能正常作业安全，而且要防止基底及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路管线的正常运行。由于地基土的不定性，周围环境条件不同等，尤其是各个设计者的经验往往是影响基坑支护设计合理性的因素，不同的设计方案可能会使同一支护工程花较少的费用而获得更安全的结果。如何选择经济与安全、进度之间的合理平衡是优化设计中必须涉及到的问题。

一、目前深基坑支护结构设计中存在的问题

1、支护结构设计计算与实际受力不符

目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论计算的安全系数， 从理论上讲是绝对安全的， 但却发生破坏； 有的支护结构却恰恰相反，即安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中获得成功。极限平衡理论是深基坑支护结构的一种静态设计，而实际上开挖的土体是一种动态平衡状态，也是一个松弛过程，随着时间的延长，土体强度逐渐下降，并产生一定的变形。这说明在设计中必须给予充分的考虑，但在目前的设计计算中却常被忽视。

2、深基坑开挖存在的空间效应考虑不周

深基坑开挖中大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡失稳常常以长边的居中位置发生。这说明深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设比较符合实际，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未能进行空间问题处理前而需按平面应变假设设计时，支护结构的构造要适当调整，以适应开挖空间效应的要求。

3、深基坑土体的取样具有不完全性

在支护结构设计前，必须对地基土层进行取样分析试验，以取得土体比较合理的物理力学指标， 为支护结构的设计提供依据。一般在深基坑开挖区域内， 按照国家规范的要求进行钻探取样。因此，所取得的土样具有一定的随机性。但是，地质构造是极其复杂、多变的，取得的土样不可能全面反映地基土层的真实性，支护结构的设计也就不一定完全符合实际。

二、支护结构方案的优化方法

支护结构的方案优化是根据某一深基坑工程所要达到的目标，从众多可行方案中选出一个最佳方案。深基坑支护结构设计方案包括可靠性、造价、施工难度、工期、环境影响等诸多属性，这些属性中有些是模糊的。运用多目标决策模糊集理论，能够较好地用于这样一个具有多种属性和模糊特性的深基坑支护方案的优选。

1、方案优选步骤

①建立用于深基坑支护结构方案评价的目标（指标）特征值矩阵。

设有n个可供选择的支护方案，每一个方案用m 个指标来评价（如可靠性、造价、工期 …），则目标特征值矩阵（决策矩阵）为

式中：Xij为第j个支护方案第i个指标值。

上式中指标值分量化（如造价）和定性指标（如可靠度），前者可直接用数字来表示，后者采用直接评分，用数值2，1.5，1，0.5，0 分别表示最高、较高、中、较低和最低。

②指标值归一化处理

为了比较和计算，须把式（1）各目标值进行归一化处理，得指标（目标）优属度矩阵：

式中：ry (i=1，…m；j=1，…n)为方案j中指标i的相对优属度，其计算分效益型和成本型指标，分别用 r1ij和r 2ij表示。

第一，效益型指标，即越大越优指标，如可靠性，按下式求r1jr：

第二，成本型指标，即越小越优指标，如造价，按下式求 r2ij：

第三，多目标模糊综合评判确定最优方案，根据支护方案对优的隶属度uj大小来确定最优方案。uj 的多目标模糊综合评判计算公式为：

式中：p为距离参数，p取1或2，分别代表海明距离和欧式距离；qi 为目标（指标）i 的权重，满足 。

qi 的确定方法分主观赋权法和客观赋权法，在诸多方法中，层次分析法是主观赋权法中的一种，该方法能反映决策者的意向、工程经验和专家判断等。用层次分析法确定权重的主要计算步骤如下。

2、层次分析法计算权重 qi 的步骤

①建立层次结构模型

根据实际工程特点，按安全可行、经济合理、保护环境、施工便捷 4 个基本准则，建立评价基坑支护方案的层次结构模型，如下图：

②构造判断矩阵

判断矩阵元素值反映了人们对各因素相对重要性的认识，一般采用 1～9及其标度方法。判断矩阵 A-B(相对于最佳方案 A，准则层中的安全可行B1、经济合理 B2、保护环境 B3和施工便捷 B4的相对重要性比较)如下表所示，表中 CI，CR，RI分别为一致性指标、一致性比率、平随机一致性指标。

其他层次中的因素相对上一层次某个因素的判断矩阵可按上述方法依次求得。

③层次单排序及一致性检验

运用方根法计算同一层次各因素相对于上一层次某元素相对重要性的排序权重，同时求出判断矩阵的特征向量λmax 解，这一过程称层次单排序，按下式计算一致性指标 CI和一致性比率 CR。

式中：N为判断矩阵阶数；RI为平均随机一致性指标，可直接查得。

当 CR

三、支护结构细部优化

在支护方案优选后，需更进一步对所选方案的细部结构进行优化，在满足支护功能前提下使支护结构工程造价最低。

完成一个实际问题的优化设计，大致包括4部分内容：决策（设计）变量、目标函数、约束条件和优化算法。对水泥土搅拌桩加一排锚杆组成的水泥土墙支护结构来说，决策变量、目标函数、约束条件和优化算法的确定如下。

1、决定变量的确定

决策变量 X={X1，X2，X3}，X1，X2，X3分别代表锚杆距基坑底面距离、水泥土墙宽度和锚杆长度。其中X1为一级决策变量，而桩长、锚杆钢筋截面积为中间变量，不作为决策变量。

2、目标函数的确定

以整个支护结构的主要材料总造价最低建立目标函数 F：

式中：Cf，Cm 为搅拌桩单价（元/m）和锚杆单价（元/m）；L为搅拌桩总长度(m)，L=X2L1L2n′；L1为基坑周长(m)；L2 为单根桩桩长(m)，可表示为决策变量 X1 的函数；n′为每 m2搅拌桩桩数。

3、约束条件

①强度约束

水泥土墙墙体强度约束，包括：

式中：γ0 为基坑重要性系数；γcs 为水泥土墙平均重度；z 为墙顶至计算截面的深度；fcs 为水泥土开挖龄期抗压强度设计值；M 为水泥土墙截面弯矩设计值；W 为水泥土墙截面模量。

锚杆钢筋强度约束：

式中：As 为锚杆钢筋截面积；Td为锚杆水平拉力设计值；fy 为钢筋抗拉强度设计值；θ为锚杆与水平面的夹角。

②尺寸约束：

③位移约束：

式中：δ为计算墙顶位移；[δ]为允许位移。

4、优化算法

水泥土墙加锚杆支护结构的优化在数学上属于一类具有不等式约束的非线性规划问题，可采用动态规划法编程进行计算，本次直接利用软件Matlab6.5 优化工具箱进行计算。

篇11

Abstract: along with the increasing development of the national economy, a large number of large buildings, high-rise buildings springing up, increasing. For high-rise building, must want to have a good foundation. Therefore, in construction, deep foundation pit support construction is becoming more and more popular. Deep foundation pit construction in the purpose of this article is to support system construction of the related content, indicating the support system to the specific requirements of the construction and quality control points.

Key words: high-rise buildings; Construction; Deep foundation pit; The supporting

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）04-0000-00

随着中国城市化进程的深入发展，高层建筑越来越多，根据构造及使用要求，基础埋深也随之不断增加，这样就出现了大量的深基坑工程。受城区场地条件的限制，很多情况下不允许采用比较经济的放坡开挖，而需要在人工支护条件下进行基坑开挖，为了保证基坑周围的建筑物，地下管线，道路等设施的安全，深基坑支护技术得以发展应用。

目前的深基坑支护类型

基坑支护方法较多，就同一基坑支护，可以有多种方法，而第一种方法都有其独特的优势，有的工期短，速度快，有的经济效益好，有的噪音小等，支护结构类型应根据基坑周边环境，开挖深度，工程地质条件，水文地质条件，施工作业设备和施工季节等条件进行灵活性选择。

目前我国深基坑支护技术有：钢板桩支护，排桩支护，深层搅拌水泥桩，地下连续墙，土钉墙及复合土钉墙，喷锚网支护，逆作法与半道作法施工，环形支护结构等，实践中根土质条件，基坑深度，地下水情况等，结合不同支护方式的优缺点，选择经济合理的方案。

深基坑支护设计的基本要求

充分利用新技术，结合新理念，做到具体事物具体分析，确保基坑围护体系能起到挡土作用，深基坑支护结构的设计必须要区别于其他的设计领域，彻底改变传统观念，利用施工监测反馈动态信息指引设计体系。

通过排水，降水，漏水等一系列措施，使基坑施工在地下水位以下进行，保证经济上合理。

重视支护结构理论和材料的试验研究，正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上，在深基调支护结构的实验方面，我国与发达国家有较大距离，还有大量的路要走，目前，我国大量高层超高层建筑拔地而起，虽然积累了大量的第一手施工数据，但缺少科学的测试数据，因此我们以后一定要重视。

基坑支护方案要经过专家论证，由行业资深专家的把关，这样对保证工程安全，人身安全和施工质量都会起到非常大的作用。

勇于创新，开拓思路，多进行新的尝试。在施工中深基坑支护结构各元素往往是相互结合的，这就要求我们从全局出发，寻求新的设计思路，探索更好的计算方法，深基坑支护是一种特殊的结构方式，不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，要根据具体问题，具体分析，从而选择经济适用的支护结构。

存在的问题

设计中的变形控制问题

现有的基坑工程设计方法多从保护基坑下工程的稳定出发，属于强度控制设计范畴，而在软土地区或周围环境要求较高的基坑工程，变形往往占主导地位，即设计应由变形控制，基坑在施工过程中既要保证其安全，不失稳，又要保证其对周围环境不造成破坏性影响，变形控制设计在基坑工程中显得尤为重要。

基坑工程的设计与施工的严重脱离问题。现有的基坑工程的设计与施工的严重脱离，一方面，基坑设计计算工况不能切实可行地反映基坑的施工，另一方面，目前的基坑工程的设计并未真正深入到施工组织设计中去，设计人员只是按常规假设工况进行计算，不管施工的具体工况是否设计一致，因而造成基坑施工过程中土方开挖和支撑加设的随意性，从而使得绝大多数工程的设计计算工况与实际工况严重不符，加剧了计算的内力，变形与实测的内力，变形的不一致。

支护结构设计计算与实际受力不符。目前，基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单，工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏，有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。

边坡修理达不到设计和规范要求。深基坑开挖常存在超挖和欠挖现象，一般深基坑开挖均使用机械开挖，人工修坡后即开始挡土支护的混凝土初喷工序，而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，开挖机械操作人员的操作水平低等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度，顺直度极不规则，达不到设计和规范要求，而人工修理时不可能深度挖掘，只能在机挖表面作平整度简单修理，在没有严格检查验收的情况下就开始初喷，所以挡土支护后经常出现超控和欠挖现象。

基坑支护方案设计及施工中的注意事项

彻底转变传统的设计理念。基坑支护结构的设计不应再采用传统的“结构荷载法”，而应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系，这是设计人员需要加强的科研攻关的方向。

建立变形控制的新的工程设计方法。目前，设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设计方法，其计算结果具有重要的参考价值，但是将这种设计用于基坑结构，只能单纯满足支护结构的强度要求。在建立新的变形控制设计法时，应着重研究支护结构变形控制的标准，空间效应转变化平面应和地面超载的确定及其对支护结构的影响等问题。

大力开展支护结构的试验研究。开展支护结构的试验研究，虽然要耗费部分资金，但由于基坑支护工程投资巨大，如经过科学试验再进行设计时，肯定会节省可观的经费，因此，工程现场试验是非常必要的，通过工程实践积累大量的测试数据，可对同类工程的成功打好基础，为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的一手资料。

结束语

随着我国高层建筑的普及发展，使深基坑开挖越来越普遍，深基坑支护难度逐步加大，基坑支护的施工组织设计方案必须依据工程地质资料科学设计，由于地质条件的不确定性，基坑开挖地质情况与地质勘察报告略有不同，施工单位必须在基坑支护施工方案，确保深基坑的施工安全，高层建筑深基坑支护的施工质量控制技术将逐步完善，对于深基坑支护应保证安全第一的预防为主，深基坑支护的质量是以技术来保证的。

篇12

基坑支护优化设计是使基坑支护设计对工程特点、水文、工程地质条件及环境条件有显著的针对性，突出合理、科学的设计成果，更好地体现设计成果的适宜性、安全性及经济性，而基坑支护类型的优选和支护设计计算的优化，是解决这个难点和重点的关键。

1、基坑支护结构形式及适用范围。

1.1、作为基坑支护结构体系它必须满足以下三个要求：

（1）保证土方开挖和地下室施工所需的必要条件：必须保证基坑四周边坡的稳定性，使下室有足够空间的要求，也就是说基坑支护体系要能起到挡土的作用。

（2）保证基坑四周相邻建筑物、构筑物和地下管线在基坑施工期间不受损害。

这要求在支护体系施工、土方开挖及地下室施工过程中控制土体的稳定和变形，使基坑周围地面沉降和水平位移在规范规定的范围内。

（3）保证基坑施工过程作业面在地下水位以上。通过截水、降水、排水等措施来实现。

1.2、基坑支护结构形式主要有以下几类：

（1）放坡开挖及简易围护：放坡开挖适用于地基土质较好，开挖深度不深，

以及施工现场有足够放坡场所的工程，在放坡开挖过程中，为了增加基坑边坡稳

定性，减少挖土土方量，常采用简易围护。

（2）水泥土重力式支护结构：适用于较浅的基坑工程，其变形较大。

（3）悬臂式支护结构：适用于土质较好，开挖深度较浅的基坑工程。

（4）内撑式支护结构：适用范围很广，可以适用各种土层和基坑深度。

（5）拉锚式支护结构：比较适用于砂土地层或粘土地层，基坑深度可较大。

（6）土钉墙支护结构：适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、

杂填土及非松散的卵石土等。

（7）地下连续墙：适用范围最广，可适用于各地多种土质情况，基坑深度大，

即能挡土亦能挡水，变形小但造价昂贵。

2、基坑支护设计方案的比选原则。

深基坑工程的优化设计主要从四个方面进行：技术的可靠性、先进性以及施

工的可行性；经济效益；环境影响；工期。深基坑工程的优化设计按其阶段的不

同，可分为两大步，系统优化与设计计算优化。系统优化，也即方案优化，是指

根据某一深基坑工程所要达到的目标而优化选出一个最佳的方案。设计计算优化

是在支护系统确定后，对具体方案的细部进行优化计算，如锚杆或支撑点的位置、

支护桩的桩径等优选，优化的目标是使深基坑工程总体造价最小。

一般而言，基坑支护设计方案优选的比较原则为：

（1）技术可靠性、先进性和可行性；

（2）基坑支护对环境的影响评价；

（3）基坑支护结构占用的工期；

（4）基坑支护结构的工程经济综合对比。

3、影响深基坑支护类型方案选择的因素。

（1）基坑的平面尺寸、开挖深度和基础施工要求。

（2）土层工程地质情况，包括土层的物理、力学性质、地下水埋藏条件等。

（3）邻近建筑物的结构、距离、基础形式以及基坑对建筑物影响程度的限制

要求。

（4）邻近地下管线及其他设施对施工的限制要求。

（5）施工技术、设备和材料对选用支护结构的可能性。

（6）工期和造价的优化方案选择。

4、深基坑支护优化设计存在的问题。

在研究现状中阐述的优化设计方法虽然能够起到一定的优化效果，但是仍然存在着一些不足以及面临着众多难题。

4.1、对于深基坑工程细部优化设计的问题，其数学描述包含了设计变量的选取、约束条件的确定、目标函数的建立三方面的内容。其中，细部设计变量众多，并且大多数是离散变量，解空间异常庞大，优化设计存在组合爆炸的问题，为了简化优化过程，必然需要寻求一种方法筛选出对优化结果影响最大的设计变量；而对于主要约束条件的问题各类基坑支护设计规范中的规则、条文、设计准则等做出了一定的规定，这些往往需要通过基本力学分析得到，如支护结构的位移、内力等。因此，必然涉及到不同支护结构的土压力和安全性分析的研究；最后，就需要根据设计变量以综合造价为优化目标，确定的最终优化目标函数，进而建立深基坑支护细部结构优化设计数学模型；

4.2、深基坑支护结构的安全性分析是优化设计的前提条件。土钉墙的安全性分析多采用极限平衡分析方法、工程简化分析方法和有限元分析方法。上述方法存在着难以提供有关变形的信息、不便确定钉一土界面模型及计算参数、直接将层状土简化为均质土、凭经验给定临界破坏面的位置等诸多缺点，这些方法要么不符合实际情况，要么就是在实际工程应用存在一定的难度。因此，寻找一种计算简单但假设合理的土钉墙稳定分析模型成为其优化设计的关键。在优化设计中采用弹性地基杆系有限元法可以达到计算简单而又可以满足工程精度要求，但在土体水平刚度系数和考虑施工过程对支护结构的影响存在争议。因此，需要就两个方面着重研究：1）在缺少场地土体实验的情况下确定土体水平刚度系数；2）考虑支撑架设前的支护结构的位移和架设后支撑轴力随后续开挖过程而逐渐调整，以及支撑预加轴力对挡土结构内力变化的影响。

4.3、为了求解优化设计模型中的约束条件，就必须研究深基坑不同支护型式的土压力和支护结构计算分析方法。土钉墙侧向土压力的计算方法多采用朗肯土压力、库仑土压力和规范方法，这些方法通常不考虑墙背与土之间相互摩擦引起的剪切作用和土钉墙的放坡角度。这与大多数工程的实际情况不相符合的，因此，需要建立可直接应用的考虑墙背与土之间相互摩擦引起的剪切作用及放坡角度的土钉墙侧向土压力计算公式。对于排桩和地下连续墙这两种支护结构的土压力来说，常规的分析方法往往忽略了支护结构后面稳定土体和变形土体之间抗剪能力，这种抗剪能力可以导致变形区土体维持在原来的位置，其土压力将随其位移和变形的增大而减小，变形区土体将在周围稳定土体上产生压力作用，进而形成土拱效应。因此，需要对土拱效应下的土压力进行了分析，进而得到其主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的解析公式；

5、结语：

任何一个工程方面课题的发展都是理论与实践密切结合并不断相互促进的结果。深基坑实践性强、涉及的理论广泛，随着新学科的建立、新理论的发展、新问题的出现，都会进一步促进深基坑设计与施工原理及方法应用的研究和发展。

参考文献 ：