摘要：现如今土地资源的短缺和科学技术的发展促使建筑向上发展，同时地下面积的利用率也备受重视。地下建筑建设过程中涉及复杂的深基坑工程，深基坑工程是个有危险性的综合系统工程，而深基坑支护是为了保证深基坑工程安全而做的临时性的保护结构。论文主要就深基坑支护细部结构进行研究，并提出相关优化建议。
关键词：深基坑支护；细部结构优化；应用研究
引言：
深基坑工程一般出现在人口密集区，比如说地下商城、地下车库的建设等，都是人口密集区重要的深基坑工程，这就要求在深基坑施工过程中保障深基坑的稳定性和其变形要求，还要保证周边原有建筑、地下管道等的安全。保证深基坑安全主要是通过深基坑支护完成的。深基坑支护在深基坑及其周边安全上起到重要作用，它的设计合理性关系到基坑工程的安全性和稳定性，同时在设计方案中既要保证深基坑施工安全又要考虑经济因素，故而深基坑支护细部机构的优化就应运而生。
一、深基坑支护结构设计存在的问题
近年来，我国城市建设的力度逐渐加大，建筑业呈现出向高空与地下的发展趋势，随着地下构筑物逐渐增多，基坑开挖的深度也越来越深，因此，选择科学的支护形式，运用配 套的施工技术， 这都是建筑行业深基坑支护中优化结构设计的重中之重，同时，人们还要结合工程开展的实际情况，选择开挖方式与支护方式，运用科学的施工工艺。 由于基坑所处周边环境具有一定的复杂性，且需要考虑施工结构本身的完整性等因素，故在基坑支护结构的设计中还是存在很多问题，需要对其优化方法进行研究。
（一）支护结构设计计算不符合实际受力
现阶段，在深基坑支护结构设计中，依然采用极限平衡理论进行支护结构受力计算，计算结果与实际施工差异较大。实践研究表明，部分支护结构采取极限平衡理论对安全系数进行计算时，从理论上来说可行，但在实际施工中却出现意外状况；部分支护结构尽管计算得出的安全系数较小，甚至无法满足相关规定，但在实际施工中却比较安全。对深基坑支护结构来说，极限平衡理论属于一种静态设计方式。但是，土体开挖却处于动态平衡状态，这种状态下的土体强度会随着时间推移而慢慢降低，同时，还会出现变形现象。然而，在深基坑支护结构设计计算中，这部分内容往往受到忽视。
（二）没有考虑到深基坑开挖产生的空间效应
通过研究深基坑开挖施工资料得知：水平位移是由基坑附近向基坑内进行的，并且两边小、中间大。因此，在深基坑支护施工中，边坡失稳现象通常产生于基坑长边的中部位置，这也就意味着深基坑开挖施工属于空间问题。然而，过去在设计深基坑支护结构时，一般作为平面应变问题进行处理，这种处理方式一般只适用于长条形基坑；如果基坑形状为长方形或者方形，这种处理方式则不够恰当。在设计阶段，如果要将深基坑支护结构假设为平面应变，需要根据实际情况合理调整支护结构构造，这样,才能确保满足基坑开挖空间效应要求。
（三）土体的取样缺乏代表性
在设计工作正式开始之前，先要对地基土层进行取样分析，并做好相关试验工作。试验所得到的土体力学指标将作为深基坑支护结构设计基础。在对土体进行取样时，必须严格遵循相关规定要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而，土体取样比较随机，由于施工现场地质条件往往具有多变性、复杂性，样品很难将地基土层的性质全面、真实地反映出来，这在一定程度上影响深基坑支护结构设计的科学性与可靠性。
二、深基坑支护结构设计的优化方法
（一）优化设计思路
在确定设计方案时，不仅要考虑到施工现场的地形地质条件，还要考虑相关法律法规和行业规定，确保深基坑支护结构设计方案科学合理、经济安全。在优化支护结构设计方案时，应当结合实际情况合理选择支护方式。具体措施是：在深基坑支护工程施工中，支护方式通常包括悬臂式支护结构、混合式支护结构以及重力式挡土墙支护结构这三种。悬臂式支护结构主要是通过将岩土嵌入到基坑底部，以此对地面重量起到支撑作用，维护结构整体平衡性。对基坑深度较浅且土质状况良好的场地，通常选用这一支护方式；混合式支护结构基础是悬臂式支护结构，不同之处在于前者增加锚杆支护结构，如锚杆以及挡土结构等，锚杆一般在基坑防滑面外部进行固定，能够对土体起到有效稳固作用，因此，这种支护方式稳定性更高。对变形不大但规模较大的深基坑来说，采取这一支护方式效果比较理想；重力式挡土墙支护结构主要是通过本身重量来维持结构整体平衡，防止因各方面压力导致支护结构失稳。在深基坑支护结构设计中，地下水对深基坑支护施工的影响也不可忽视。在地铁工程施工过程中，当基坑土层存在较高渗透系数时，一般采取井点降水法进行处理，这种方法不仅施工简单，而且成本降低。除此之外，井点降水法还能改善土体物理性质，从而减少支护结构变形，对深基坑支护结构进行有效保护，确保地铁工程施工安全；如当基坑土层渗透系数较小时，一般采用止水帷幕进行降水处理。止水帷幕综合运用高压旋喷注浆技术以及深层搅拌桩施工技术，不仅降水效果好，而且造价低廉，在基坑支护施工中的应用较为普遍。
深基坑支护结构设计的计算法则包括两种：一是经历平衡法与等值梁法；二是弹性地基梁m法与弹塑有限单元法。第一种计算方法是根据墙前后泥土压力极限平衡条件，对支护结构插入深度以及内力进行计算。在实际设计中通常不采用这一方法，主要原因是：受技术条件限制，很难准确测算出墙前后泥土压力极限值，一般都是通过估算方式进行。此外，该方法没有对土体变形、支护结构等进行考虑，计算结果与实际值往往差异较大。由于计算方法比较简单，可以根据实际情况应用到较为简单的基坑挖掘施工中。第二种计算方法虽然考虑到支护结构以及土体变形，但在整体上依然不够完善。例如，参数m值需要参与计算，但很难进行有效确定。受不同地质条件限制，参考数据在取值范围上并不相同，甚至存在较大差距。在深基坑支护结构设计过程中，参数m仅仅是一项弹性指标，无法对支护结构插入深度进行直接计算。众多实践研究显示，利用弹性地基梁m法计算得出的悬臂桩支护结构并不符合实际测量得到的位移数据，误差也超出规定要求，这也就意味着桩后土体变形并不在弹性范围之内。目前，深基坑支护结构设计计算的发展趋势是弹塑有限单元法，该方法不仅考虑到支护结构以及土体变形，而且能够得出塑性区分布状况，以此对支护结构稳定与否进行较为准确判定。因此，弹塑有限单元法在深身基坑结构计算上优势突出。
三、结语
综上所述，社会经济发展带动地铁工程行业发展。在地铁工程施工过程中，深基坑支护工程对工程整体质量和施工安全有重要影响。尤其是地铁工程，更是要采取有效措施，严格控制深基坑支护工程施工质量。科学合理的设计方案是确保深基坑支护工程施工质量的基础和前提，在支护结构设计过程中，设计师需要充分考虑施工现场实际情况和工程特点，采取合理可行的技术手段优化设计方案，提高深基坑支护结构设计水平，从而为基坑支护施工提供有效指导。
参考文献：
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[2]张河.深基坑支护结构设计的优化方法[J].工程建设与设计,2018(17):120-121+124.
[3]彭鹏. 深基坑支护方案优化设计及有限元分析[D].大连理工大学,2016.
论文作者:肖尧
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/16
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