摘要：深基坑工程是一项复杂的系统工程。深基坑支护条件及设计参数与基坑稳定性是密切相关的。但是深基坑工程影响施工的因素很多，很容易引起深基坑施工安全问题。为此，有必要优化深基坑支护结构，保证深基坑支护结构参数的合理选择。
关键词：基坑支护设计；岩土参数；选取
前言
关于基坑支护工程的优化问题，相关人员进行了大量的研究，探讨出了许多优化设计方法，例如利用有限元的数值计算方法，模糊数学的现代工程数学法，随机模拟法等。近年来，国内外很多研究者对基坑支护设计的优化都是通过计算机的辅助设计法来进行的，如运用惩罚函数方法来对单排的锚拉罐注桩基坑支护结构来进行优化设计；采用变形、控制成本及强度的目标函数来随机的搜索最优方案的整体设计方法：对非线性的岩土工程版的有限元程序进行批量的补充、修改及完善，采用模糊数学原理对基坑支护设计进行优化筛选。虽然相关研究者在基坑支护设计方面取得很多成果，但依据现阶段研究及实施来看，仍然还存在很多的技术漏洞，使工程不能保质高效的完成。因此，加深对基坑支护的探索，找到适合我国地质形式的基坑设计方案，在施工中应用先进的技术及成果，对我国的施工建设也起到很大的推动作用。
1基坑支护形式特点
对深基坑来说，大多属于临时性结构且施工期较短、支护形式复杂多样。深基坑支护工程在施工过程中常会受施工环境以及现场地质、水文等因素影响，且现场不同位置土壤条件差异也会给施工带来相应安全隐患。因此这就给技术人员勘察、设计及后续施工工作带来一定困难。现阶段深基坑设计工作大多在理想与假设条件下进行，因而与实际施工条件存在一定差异。再加上深基坑支护施工程序较多，不同工序间交叉影响大，给深基坑支护工作带来较大复杂性。
2基坑支护设计主要原则
基坑支护因条件限制如造价高，工期短，技术复杂，危险性高，且对周边建(构)筑物和周围环境影响大而使基坑支护设计尤为重要。基坑支护设计中主要应把握以下几项原则：
（1）确定合理的基坑支护安全等级。据支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响程度，基坑侧壁安全等级可分一、二、三级，对支护结构安全等级的确定可据JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程确定。
（2）确定合适的基坑支护形式。据基坑周边环境及基坑支护工期和当地施工技术，选择适宜的基坑支护形式，使基坑支护满足各方面要求。
（3）选用合理的土力学参数。支护土体土力学参数选用对支护结构计算有重要影响。应据当地经验和实验成果合理选用。
（4）明确选用的支护形式结构方案。适宜的支护形式，选用合理结构方案，采用符合实际受力特征计算模型，是保障支护结构安全重要环节，合理的支护结构方案可通过技术经济优比获得。
（5）基坑支护变形控制。很多情况下，基坑主要控制条件是变形。基坑变形计算较复杂且不够成熟。规范尚不能推荐一种满意方法，尤其对超压密土经验更少。
（6）完善支护结构构造。支护结构构造是支护设计重要组成部分。包括构件最小尺寸，最低混凝土强度，最小钢筋直径，构件最小长细比限制，构件最小锚入长度等构造措施。
（7）施工要求。基坑支护施工及拆除顺序应与设计工况一致，应遵循先支撑后开挖和替换支撑具备承载力后拆除原则。
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3基坑支护设计参数选取——以膨胀土为例
膨胀土遇水膨胀、失水收缩的工程性质给膨胀土基坑设计带来一定的难度，基于研究水平所限，膨胀土的工程性质还不能采用定量的指标来衡量。膨胀土基坑支护设计时，一般将土的抗剪强度试验指标(内摩擦角c、粘聚力Q)进行折减，以此来保证基坑设计的可靠度。但折减幅度与设计人员的经验有关，且没有考虑遇水膨胀时产生的膨胀力的作用，计算结果及可靠程度对设计人员经验的依赖程度较大，膨胀土基坑出现事故的概率也加大。笔者认为膨胀土基坑设计时，除考虑折减粘聚力c、内摩擦角Q参数指标以外，还应考虑膨胀力对支挡体系的作用，可将膨胀力作为作用在支挡体系上的外力考虑。膨胀力的大小与土体含水率有关，而含水率在基坑支护结构体系使用期问极易受外界环境条件改变而发生变化，实际应用中膨胀力的大小与室内试验条件下测得的试验值有差异，考虑膨胀力的作用时应对室内试验成果进行折减。目前，膨胀土地区基坑开挖深度一般不大于10m，常用基坑支护方法有土钉墙、悬臂桩等几种，其中悬臂桩支护因施工简便、经济性好等优点被广泛采用，本文以悬臂桩支护设计为例，研探讨膨胀土基坑支护设计的参数选取方法。
3.1一般方法
《基坑工程安全技术规范》(DB51／T5072—2011)中规定：膨胀土区域的土压力和抗力设计计算和验算，应采用考虑土体因含水量变化和胀缩循环对强度衰减的影响，不应直接采用室内试验得到的强度指标。因此，膨胀土基坑支护设计时，考虑到膨胀土的工程性质对基坑稳定性的影响，工程设计人员综合考虑施工等各方面因素后，凭个人经验对膨胀土的粘聚力c、内摩擦角(p值折减后再按照规范要求的方法计算。从式4—1～6中也可能看出，折减粘聚力c、内摩擦角Q的实质是增大了基坑外侧的主动土压力，而基坑内侧由于膨胀土己全部或大部被挖除，计算时抗剪强度参数不折减，被动土压力并未发生变化，基坑设计成果趋于保守，且对膨胀土的变形破坏后果估计不准确。
目前，膨胀土基坑设计时，设计人员根据自身的工程实践经验对抗剪强度参数指标折减的方法大致有2种：①在室内直剪试验指标的基础上乘以一个小于1的系数，一般c值折减0．3左右，伞值折减0．5左右；②确定一个上限值，在此限值下根据经验取值，一般粘聚力取值为20～30kPa，内摩擦角取值为15°~20°。2种方式均未考虑膨胀土遇水产生的膨胀力的影响，设计时仅考虑主动土压力及其他恒荷载、活荷载的作用，该方法的局限性在于设计成果对设计人员的工程经验依赖较大，对膨胀土遇水膨胀后对支护结构体系产生的影响不能在计算时预以体现，设计结果与实际情况往往有较大差异。设计成果与实际情况问一般存在2种差异，即：当对膨胀土遇水膨胀后对支护结构体系的作用估计不足时可能会出现基坑事故造成经济损失；当安全储备过大时会增加支护费用，经济效益不高。
3.2考虑膨胀力的岩土参数选取
笔者认为在膨胀土基坑支护设计时，除考虑抗剪强度的影响以外，还应考虑膨胀土遇水膨胀后产生的膨胀力对支挡体系的作用。对于支护结构体系而言，土压力、膨胀力均可以作为外力考虑，将抗剪强度的降低幅度一并考虑后，通过计算外力产生的水平荷载对支护结构体系的作用，分析体系的稳定性，来确定基坑的稳定性，不仅考虑了膨胀土遇水后抗剪强度的降低的因素，也考虑了膨胀土膨胀后产生的膨胀力的影响，具有一定的实用性。该法在进行岩土分析后，将土压力、膨胀力作为作用在支护结构体系上的外力，对支护结构体系仅作结构分析，便于量化，与传统方法相比，该法在建立设计模型上与实际情况较贴近，其设计结果安全性较高，且兼顾了经济性，具有一定的可行性。
结束语
综上，我国基坑支护设计技术水平要想不断提升，要不断提升相关人员自身专业素质。同时也要提高施工人员责任意识，这样才能保证我国高层建筑质量。加强建筑结构支护设计能够满足我国建筑发展需求，能提升促进我国建筑行业进步。
参考文献：
[1]张文峰.建筑工程深基坑施工中存在的问题及解决措施[J].黑龙江科技信息，2017(19).
[2]蔡传茂.结合工程实例探析建筑工程深基坑[J].城市建设，2016(18).
论文作者:韩志良
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/21
标签：基坑论文; 结构论文; 工程论文; 深基坑论文; 参数论文; 强度论文; 体系论文; 《防护工程》2018年第31期论文;