深基坑支护技术方案的选择及其优化设计

王荣勇

广西瀚鼎房地产开发有限公司 广西南宁 530000

近年来，我国高速公路、桥梁、高层建筑和地下建筑的发展速度非常快，导致了大量深基坑支护工程的出现。深基坑支护技术是一项新技术，具有很高的实用要求。主要研究岩土和支护结构的强度，以及它们之间的相互作用机理。因此，在深基坑支护工程的施工过程中，技术要求非常严格。在施工过程中，不仅要保证支撑结构体系的安全，还要保证周围环境和建筑物的安全。发展深基坑支护工程的首要任务是选择深基坑支护的技术方案。由于同一个基坑选择不同的支护技术方案，其成本也不同，如果在深基坑施工过程中采用不合适的支护技术方案，可能会造成危险。因此，深基坑工程中支护技术方案的选择和优化非常重要。

1 深基坑支护方案的研究现状及存在的问题

经济性和安全性是深基坑施工中需要考虑的两个基本问题，如何处理好这两个问题是深基坑施工中的一个重要问题。目前，对深基坑支护技术的研究主要包括定性和定量方法。由于深基坑工程一般都是临时性工程，施工方不愿意投入大量资金，有些为了追求安全而导致高成本。面对这些问题，一些学者开始利用计算机模型来设计和优化深基坑施工的支护技术。尽管仍有许多问题，但已经取得了很大的进展。在过去几十年的基坑工程实践中，深基坑施工的支护技术和方法层出不穷，但如何使支护技术安全、经济仍然是基坑研究者和设计者需要解决的问题。近年来，这一领域的相关专家取得了一定的理论成果，有的已经应用到实践中，但缺点是过于理论化，对设计者的专业技术要求较高，这些不足之处是这些方法仅限于理论范围，因此，虽然人机配合在理论上得到了重视，这种方式的配合，但在实际情况下主要采用辅助设计的方式[1]。

2 深基坑支护的类型

2.1 钢板桩支护

钢板桩广泛应用于挡土和截水，主要包括U形、Z形和直腹板型三种截面，它们由带锁或夹的热轧型钢制成，相互连接形成钢板桩墙。由于钢板桩本身具有很大的柔性，如果支撑或锚固系统安装不当，会造成过大的变形。因此，当深基坑支护深度超过7m时，钢板桩不适合支护。

2.2 深层搅拌支护

这种支护主要采用水泥作为固化剂，通过机械方式将固化剂与软土剂混合，使固化剂与软土发生一系列物理化学反应并逐渐硬化，从而形成一个整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩墙作为支护结构。

2.3 排桩支护

柱间主要围护结构间距采用钢筋混凝土孔和钻孔灌注桩，包括桩间有一定净距的疏排布置和桩与桩相切的密排布置形式。

2.4 复合土钉综合支护

复合土钉支护技术结合了土钉墙和深层搅拌水泥土桩或高压旋喷桩技术的优点，具有施工速度快、经济实用的特点。它通常用于单层地下室，具有薄淤泥层和较低的地下水少基坑。

3 深基坑支护的优化设计

3.1 深基坑支护优化设计原则

①深基坑支护设计必须保证地下管线和周围环境的安全，满足强度、稳定性和质量要求。根据我国的规定，基坑支护结构的安全等级分为三级：一、二、三级。不同安全等级的最大允许水位位移分别为30毫米、60毫米和150毫米。墙顶最大位移，墙体最大位移、地面的最大沉降和基坑的最大差异沉降分别为一级3厘米、6厘米、3厘米和6/1000。二级：6厘米，9厘米，6厘米，12/1000。②根据支护结构的安全性选择可靠的支护结构，从施工现场、施工环境、施工要求和施工设备等方面选择最佳的支护设计。③在支护设计中，应考虑支护施工方案的成本价，并考虑施工期间的所有费用，以实现经济合理化，实现深基坑支护的完美优化设计。④在深基坑支护设计中，应考虑时间的安排，在保证安全可靠的工程指标下，最大限度地缩短工期，以便更好地提前完成目标，取得良好效果[2]。

3.2 优化桩径和桩间距

决定支护结构稳定性的因素是桩径和桩间距。由于基坑支护结构的稳定性会随着桩径的增加而增加，因此基坑的变形率也是最小的。然而，当桩径数达到一定值时，对稳定性的影响很小。当稳定性提高时，桩径数量将增加，这将增加施工成本。

随着桩间距的增加，基坑支护结构的稳定性也会降低。桩间距越大，桩就越少。然后，桩体之间的土体将暴露出来，这将使基坑支护结构不稳定，增加基坑的变形率。桩间距越小，桩越多，桩间土不易暴露，使支护结构更加稳定，降低了基坑变形率。但是，间距越小，工程造价越高，所以桩间距不宜过大或过小，这样既能保证支护的稳定性，又能降低工程造价。通常，施工方将利用土拱效应来确定桩间距。

3.3 优化桩的埋深

支撑设计的稳定性也与埋入桩的深度有关。桩的埋深越深，桩的稳定性越高，但当埋深达到一定值时，稳定性不受影响。桩的埋深越浅，支撑结构越不稳定。因此，桩的埋深也应合理选择。选择深度时，应考虑安全性和经济性。步骤如下：首先根据以往的施工经验对选定的深度值进行评估，然后进行稳定性验算，进一步确定深度值。如果深度值达到安全系数规定的值，则深度值被确定为桩的嵌入深度值。如果该值未达到安全系数规定的值，则继续增加深度值进行稳定性检查，直到深度值达到安全系数的最小值[3]。

4 结论

深基坑支护技术方案的选择与优化设计是一项比较复杂和系统的工程，一些学者对土压力计算理论、支护结构设计原则、支护结构变形机理、基坑开挖变形控制标准、基坑支护结构破坏形式和基坑稳定性验算等几个方面进行了详细的研究，贯彻了理论与施工实践相结合的优化思路。但是，现有的基坑支护形式并不完善，因此应采用更先进的施工设备来实现支护技术的经济效益和安全效益的统一，并进一步完善计算和分形方法，从而使深基坑工程的设计更加准确可靠，满足社会经济发展的需要。