深基坑支护方案优化研究
随浩 李明 孙晓满 王紫腾 杨金鹏 吴国玮
摘 要：本文以长春市临河街南延长线与天泽大路交汇管廊工程为例，从传统支护工程出发，对基坑支护工程的设计、施工进行研究，并对施工过程中的深基坑支护结构主要类型选用、支护方案优选原则、深基坑支护结构主要类型、风险等信息进行研究，为支护方案设计提供数据支撑。
关键词：深基坑;技术现状;支护体系
文章编号：2095-4085（2020）05-0036-02
1 基坑发展背景与技术现状1.1 发展背景
随着我国经济实力增强、科技水平进步，人们逐渐把目光转向地下空间，各个城市开始建设大型的地下停车场、地下商场等，地下工程在建筑行业开始崭露头角。在当前国内外基坑工程中都普遍存在场地紧凑、工程距离近、综合性强、开挖深度大、规模和尺寸大等特点。但因深基坑支护工程是临时工程，过多耗资会造成严重损失，不利于工程后期建设。
1.2 技术现状
1.2.1 国外技术现状
国外许多国家都慢慢开始着手制定指导基坑开挖、基坑支护设计和现场施工的相关法规。除了明挖、暗挖、盾构和沉管等开挖方法之外，国外的技术也在不断创新发展。大直径钻孔灌注桩（最大直径已发展至4m，深度达150m）、人工挖孔桩（直径已发展至8m，深度达40m）、新式静载荷试桩法、地下连续墙。还有一些其他的相关技术，如非置换型（即不取土的）大直径桩和非置换型SMW工法地下墙。
1.2.2 国内技术现状
我国地下空间建设发展迅速并逐步取得一定成就，甚至部分技术已经超越国外现有的，红旗渠“工二代”李江福針对现场施工环境（郑东新区商务中心工程，框剪33层，地下基底开挖深度近20m）研究出了一种新的技术——复合土钉墙基坑支护方法，这个方法仅在资金上就省下了上百万元。然而，我国目前的深基坑支护技术仍有不足之处，有的现场施工没有充分考虑空间效应，这很容易为现场施工后期留下安全隐患，故深基坑边坡坍塌现象在施工设计中不可不防。
2 深基坑支护结构主要类型
2.1 排桩支护结构
排桩支护结构作为一种基本结构，在工程建设中应用比较广泛。排桩支护可分为柱列式、连续式和组合式。不同的支护类型可以适用于不同环境。柱列式：地下水为相对较低时土体较容易形成土拱，一般采用先钻孔，然后灌注适量混凝土或挖孔桩的方法。连续式：在软土中不易形成土拱，在该种土体中采用排列紧密的钢性质或者钢筋混凝土桩。组合式支护方式相对前两种方法比较繁琐，适用于松软、地下水水位较高的土体。施工时需水泥先进行搅拌，然后制成防渗墙应用于支护结构中。
2.2 地下连续墙支护结构
施工时利用挖槽机械沿着规定轴线挖出若干较窄，较深的槽，通过多种工序做成钢筋混凝土墙，从而起到挡水、防水、挡土的效果。这种支护方式应用于施工要求较高的工程中。该种结构具有较高的稳定性，对周围环境和建筑影响较小，适用于城市地铁等基础设施建设。随着技术发展，新材料的问世，地下连续墙逐渐发展成为主体结构，从而极大提高材料的利用率以及经济效益。
2.3 土钉墙支护结构
该种支护方式是在天然基础上进行加固处理，效率高，周期短。但施工有一定局限性，施工作业时需要放坡，对工作条件有一定要求，费用较小，对周围环境影响比较小。施工全过程需要实时监测，防止意外情况发生。处于地下水较多的地区土钉墙支护结构不能作为挡水结构。
3 支护方案优选原则
深基坑支护结构的选择要综合考虑施工现场周围环境、范围、地下水情况、附近建筑物对基坑支护的影响、地下管廊管线的分布及支护结构抵抗变形的能力、施工情况、基坑施工全过程的应力变化、支护结构本身可能产生的变形等多个方面的因素。诸多元素都是多可能多选择的，根据目前情况很难用最低造价的单目标优化准则来对此做出评价。
4 深基坑支护工程要求
4.1 安全要求
深基坑支护工程是集土力学、结构工程和工程地质等多学科于一体的综合性很高的现代化工程。基坑工程建设受周围环境影响大，不同城市不同环境工程地质条件不同，深基坑强度也会有很大差异，盲目进行基坑开挖风险性非常大，稍有差错可能会给个人和集体带来严重的经济损失、产生不良社会影响甚至会危及生命安全。工程施工首要保证安全第一。无论是设计还是施工都要符合规范要求，充分考虑工程地质条件、气候环境和周围环境带来的影响，为保证安全要将危险指数降到最低。
4.2 尽量减少对生态环境的影响
基坑开挖对地上地下已有管廊、建筑物和环境影响都非常大。基坑开挖可能会使土体发生变形，不仅有潜在危险还破坏生态环境。因此，要对基坑周围建筑物和生态环境根据具体要求进行保护。随着近几年人们保护环境的意识不断提高，未来基坑建设不仅要进行单一的加固处理，还要对周围环境进行勘测并加以保护。
4.3 方案符合经济效益要求
基坑支护属于临时支护结构，所以在保证稳固的同时要尽量减少对周围建筑物的影响，以减小经济损失。如果一个工程其基础建设和基坑开挖严重超过预算，则会导致后续建设很难完成，当建设基金不足时就存在着一定的安全隐患。在基坑建设之前要对所有费用进行预算来保证经济效益最大化。
5 结 语
深基坑支护工程属于临时支护结构，设计在整个工程中起着决定性作用，设计好坏和工程施工进度快慢与造价高低息息相关。随着深基坑支护工程的发展与广泛应用，基坑支护方案也在不断，趋于完整化、具体化、可靠化。影响基坑支护选型的因素复杂多样，这些因素相互影响，要想做到面面俱到，确定深基坑最优方案，今后应该加深对这些因素的进一步研究，找出主要影响因素以及各种因素之间的关系，从而确定出一套实用性、合理性、科学性强的深基坑支护工程综合评价指标的选择体系。
参考文献：
[1]吴光辉.土建基础施工中深基坑支护施工技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2019，（12）：111.
[2]戴叶文.建筑工程施工中深基坑支护的施工技术管理[J].现代物业（中旬刊），2019，（04）：219.
通讯作者：李明（1981—），男，汉族，吉林长春人，博士，博士后。研究方向：地下空间开发利用。
基金项目：住房和城乡建设部2018年科学技术项目：《吉林地区城市综合管廊安全覆土厚度研究》（编号： 2018-K4-021）;吉林建筑大学大学生创新创业训练计划项目资助《深基坑支护模型的总体设计》（201910191067）。
