岩土工程中深基坑支护设计方法

岩土工程中深基坑支护设计方法

白悦

辽宁省有色地质一〇五队有限责任公司

摘要：随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，进入新时期以来，我国各项事业均快速发展，取得了十分理想的成绩，特别是岩土工程以惊人的速度向前发展。岩土工程结构的复杂化，也在一定程度上对建筑基坑支护施工设计提出了更高水准的技术要求。深基坑支护施工是一项非常重要的工作内容。但深基坑支护施工风险很大，为了保证施工顺利进行并取得良好的效果，必须加强深基坑支护设计方法的研究，提高施工监管效果。

关键词：岩土工程；深基坑；支护；设计方法

引言

岩土地质是特定地质生态环境下形成的岩石力学介质，岩体各向性能较为不同，增加了岩土工程建设施工难度。现阶段，岩土工程勘察及深基坑的支护问题对工程建设影响较大，而控制好土体的位移及周围环境，对推进施工及安全有非常重要的作用。对此，基于软岩地区的工程建设，深基坑支护及施工，需要改进勘查技术，因地制宜地设计建设参数与技术标准，对施工场地和施工环境进行智能化监测，安全、有序地加强施工现场管理。

1深基坑支护

深基坑支护指的是为增强地下结构施工与周边环境安全性而利用支挡措施与加固措施保护深基坑侧壁及周围环境的施工方法。在施工过程中，深基坑工程的稳定性较差，易出现安全问题，加强深基坑支护有利于减少安全问题的发生，也有利于提高施工质量，保障施工人员的人身安全。在深基坑支护施工中，常用支挡型支护与加固型支护这两种支护方式。其中，支挡型支护包括排桩支护，比较适用于地质条件好的深基坑；钻孔灌注桩支护适用于地质条件差的深基坑。施工人员也可以根据实际需求将不同的方式结合起来，优化支护效果。加固型支护包括水泥搅拌桩支护等方式，比较适用于软土地基施工，成本相对较低。深基坑支护是建筑工程施工的重要环节，具有复杂性、技术性强等特点。首先，深基坑支护对施工人员有较高的要求，需提高施工人员的技术水平。同时，地下复杂的管线分布等因素会增加深基坑支护施工的难度。其次，深基坑支护的施工周期较长，会受到地质、气候等自然因素的影响，也会受到人为因素的影响，需加强风险控制。

2岩土工程中深基坑支护设计方法

2.1转变传统设计理念

到目前为止，我国已在深基坑支护方面积累了大量实际经验，为深基坑支护结构设计理论和方法上的完善奠定了良好基础。但是，从其实际结构设计与施工上来看，现阶段我国依然处于摸索、探讨的阶段，并且目前我国尚未形成完善的、统一化的结构设计标准与规范。土压力分布依然在采用朗肯理论、库伦理论确定，支护桩依然需要利用“等值梁”计算。以上计算理论已非常陈旧，采用这些方法计算出的结果是与结构受力情况存在很大悬殊的，不仅不安全，也不经济。所以，在深基坑支护结构设计过程中，坚决不能再采用以前的结构荷载法，应该积极改变传统设计理念，在施工监测为主导建立信息反馈动态设计体系。

2.2完善设计方案

为了提高工程设计质量，必须做好施工场地环境的勘测，了解施工场地及周边建筑物的位置和高度，地面雨水、地下水位、地下管线、施工区域的土壤分布情况，为工程设计储备数据信息，以施工监测为主导信息进行基坑支护结构受力计算，并根据支护结构变形控制表确定设计参数，以保证支护结构强度和刚度满足要求。通过以上全面准确的工程信息，科学合理地评估建筑场地，并经过行业专家论证，优选出最合适的深基坑支护施工技术方案。同时，要落实现场核查，通过现场实测数据和检查结果纠正图纸中的不合理区域，以各项监测、检查记录作为后期施工方案调整、安全防护预案制定的重要参考依据，从而提高深基坑支护设计和施工的可行性。

2.3选用适合的深基坑支护技术

在岩土工程建设中，合理选择深基坑支护技术，可以使项目设计、施工更加便捷。这还需要根据岩土项目的实际情况，在深基坑支护技术方面加大探索和分析力度，不同的支护技术其适用范围也有所不同，因此在选择支护技术时，必须综合考量工程项目的实际情况。同时，还要对深基坑支护施工中的不同支护形式加以关注，比如悬臂支护、重力式挡土墙支护、混合支护等，与以上支护类型对应的岩土项目也有所不同，所以必须按照具体情况给予严格的选择。

2.4土压力计算

土压力的大小与土体的位移相关，可从2方面考虑:①对静止的土压力计算;②对位移过程中土体相互作用情况计算。在静止土压力计算上，土体无侧向位移，将这种情况下的土压力按照式(1)计算:

式中，q为效应均布于地表的荷载;γi为计算点第i个计算点上土的重度;h i为第i个点上的厚度参数;K 0为土静压参数。在此基础上，对基坑开挖中产生的土体位移情况分析，将支护结构两侧的土压力表示为:

式中，z为计算点的深度;P 0(z)、Pα(z)、kβδ(z)分别为土压力强度、被动侧土压力的强度和主动侧土压力的强度;kα、kβ分别为被动侧和主动侧的水平地基床系数。在位移增加后，被动侧的土压力会逐渐增加，为此将土压力作用下达到平衡状态的基本方程表示为:

式中，D为支护结构的刚度矩阵;δ为支护结构在开挖过程中产生的水平变形向量。除上述情况外，还存在非线性相互作用的情况，将这种情况下的表达式表示为:

式中，y为桩身水平偏移;P为侧向土阻;P d为横向土阻力;α为破坏参数;K 0s为初始曲线斜率。上述计算充分考虑了土压力与支护结构的压力管理，能够分析基坑支护结构的非线性接触行为。

2.5基坑轮廓的建立

对于基坑轮廓形状的建立，Revit软件中一般采用体量进行建立，体量的创建一般包括内建体量和概念体量，但是用体量创建基坑轮廓的速度慢，容易出错，后期如果基坑形状发生改变，基坑体量修改也十分麻烦，鉴于此，本工程使用Revit软件中的“地形表面”进行基坑轮廓形状的建立，将CAD中设计好的基坑平面布置图链接至Revit软件中，使用软件中的“体量和场地”下的“地形表面”工具，创建出地形表面，通过“拆分表面”工具，将地形表面拆分成不同的区域，通过“编辑表面”命令对边界点的高程进行赋值，从而创建出基坑基本轮廓。

2.6运行智能化检测系统

岩土工程智能化监测内容包括沉降、地下水位、锚索应力监测。监测系统主要分为两部分，第一部分是现场埋设监测元件的自动化监测系统，其主要目的是完成现场数据的采集和任务传输，第二部分是数据处理和分析，对项目进行实时监测，分析预警信息和历史数据等。在监测方式的选择上，深基坑的坑顶沉降采用几何水准的测量方式，使用精密水准仪等设备加以测量；地下水位的监测采用人工监测方式；锚索应力监测一般应用频率读数仪器对数据进行采集，并加以换算处理。智能化监测在收集、分析处理数据等方面表现出较好优势，能够及时进行预警，保证深基坑支护施工的顺利进行。但由于智能化监测数据存在数据敏感的频繁预警，产生了数据处理局限性，说明智能化技术仍然有待提升。

结语

总而言之，若岩土土地质地较软，属于软质岩石的深基坑支护，更应该做好地层结构、水文地质条件等方面的勘察工作，通过勘察结果，设计出适合深基坑环境的施工方案。

参考文献

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