［摘要］建筑工程的深基坑结构必须做好支护工作，对如何选择深基坑支护技术和优化基坑设计展开分析，结合实例研究具体的支护方案选择方法，帮助工程建设的技术人员做出最合理的设计，满足对基坑的优化设计要求。
［关键词］深基坑；支护；有限元分析
为了保证高层建筑建设工程施工安全，需要选择合理的基坑支护结构，并且加强对基坑的结构优化设计，满足建筑工程的基坑支护要求。目前不同类型的基坑结构都有各自的特点，技术人员应充分分析技术需求，并作出最合理的选择。
1深基坑常用支护结构
建筑工程的深基坑工程建设过程中，目前已经形成了很多成熟的支护结构，每种结构都有其特点，能够适应不同类型的工程建设需求，所以进行深基坑设计和开挖时，需要结合现场的实际情况选择支护技术，综合工程设计、环境、气候、工程投资总额等因素，确定合适的基坑支护形式。
2基坑支护优选理论
2.1影响深基坑支护方案的因素
建筑工程深基坑的复杂性较强，因此在选择技术时应综合多方面因素进行研究，且各种影响因素间也存在相互作用，因此在基坑支护设计中，需做好对技术的筛选和分析，以及使用量化的方法分析基坑可能对工程建设产生的影响。2.1.1环境因素。选择基坑支护技术时，首先需考虑周围建筑物分布情况，且往往施工时需挖掘深基坑的大型建筑在城市的中心区域建设，不仅周围建筑物较多，且建筑基坑旁边还有大量的管线影响建筑建设，基坑挖掘过程中不仅会对周围建筑产生威胁，也有可能因为受力的改变影响地下管线。深基坑开挖过程中，会对工程地质的地下水文环境带来较大改变，也会受到周围环境的影响。例如，地下水分布、地下土层分类等，都会导致周围物理参数变化。所以选择基坑支护技术时应分析当地地下水的分布情况，分析周围是否存在暗流，确定基坑不同位置对支护技术的要求。施工过程中也要考虑施工条件的影响，包括分析基坑施工地点周围的交通状况、商业状况等，在选择支护方案时需考虑支护方案对周围环境的影响，做好施工过程中对施工场地材料堆放、车辆进出场情况的研究。2.1.2工程主体因素。对建筑物的深基坑支护，须在进行前了解基坑的设计情况，研究工程主体的相关资料，分析工程的结构形式和施工方式。2.1.3基坑自身因素。基坑的规模、形状、尺寸等将会影响基坑的支护效果；基坑的荷载因素，包括侧向荷载、垂向荷载、地震荷载、地面超载和风荷载等因素。
2.2深基坑支护方案优选原则
深基坑支护方案优选原则如下。（1）选择基坑支护方案时，应考虑周围环境的综合影响分析受力情况，确定最合适的支护方案，对基坑施工方案进行可行性分析。（2）结合目前建筑工程对环保的控制要求。加强对支护方案的环保水平分析，避免因基坑支护影响周边环境。工程实际施工建设时，可能会针对不同的地质情况和支护要求，交叉使用不同类型的支护方式，并且会有多套不同类型的支护方案。技术人员需综合研究不同类型支护方案的特点，然后选择最合适的施工方案开展施工工作。工程的施工方案都有各自的侧重点，如成本低、工期短、环境影响小、安全性更高等。工程实际施工中，需要结合深基坑支护最为迫切的需求优选深基坑支护方案，保证支护方案的科学性。
3深基坑支护方案优选工程实例
3.1工程概况
工程占地的总面积为23612m2，其中地上的建筑面积为11.6万m2，地下面积为5.2万m2。工程包括3座办公楼和1座地下车库。3座办公楼中，办公楼1使用桩阀作为基础，钢筋混凝土混合结构作为主体，而办公楼2和办公楼3则使用了筏形基础，建筑的结构为钢筋混凝土框架剪力墙，设计条件见表1。
3.2拟建场地的岩土工程条件
3.2.1拟建场地地形和工程地质条件。本工程施工位置相对平坦，但是在局部仍然有较多的起伏。经过勘探，确定钻孔孔口位置的地面标高为35.610~37.240m。工程施工前，还收集了往期地质勘查资料，经过分析确定覆盖层厚度大约300m，土层岩性包括粘性土、粉土、碎石土交互沉积所获得的土层。3.2.2水位地质条件。经过对现场地下水的勘查，确定地下水可分成5层，地下水的具体情况见表2。
3.3拟建现场环境
施工现场的地理条件优越，施工现场有着比较便利的交通条件，但是由于周围建筑较多，且需要搭建生活场所和材料堆放点，所以场地内的空间比较有限。工程的施工现场并未发现有地下管线，施工之前对地下埋藏物的情况进行了进一步的检查，确定无误之后开展工程施工。由于本工程和周边道路有一定的距离，因此施工并不会对道路地下的管线产生影响，所以支护时无须考虑对管线的破坏作用。
3.4基坑安全等级
本工程属于开挖深度较大的深基坑，可称之为超深基坑，同时，由于本工程的基坑是超大基坑，所以基坑的边坡长度很大，空间受力较复杂，如未进行合理结构设置，将会导致较严重的结构变形，而且会导致支护结构出现损坏。本工程施工周期较长，需考虑工程施工过程中雨季的影响，再则工程周边的地质环境、水文环境都较复杂，工程的安全等级要求较高。本工程对基坑的安全等级设置为一级，并通过选择合适的支护方式，提升施工现场安全水平。
3.5基坑支护方案选择
本工程制订了4种基坑支护方案。（1）地下连续墙支护。地下连续墙对土层的条件要求较低，但具有较高实用性，使用该方法后，支护结构能具备非常强的整体刚度，并且具备较强的抗渗性，支护结构并不容易变形，并且安全性高。（2）桩锚支护。桩锚支护结构中，会利用锚杆固定相对密实的砂土、粉土、硬塑粘性土，在深基坑施工中，施工空间较小，设备没有足够的施展空间，由于该方法受场地限制小，并且安全性较高、成本控制效果较好，所以是一种十分常用的技术。（3）上部土钉墙–桩锚支护。该方法最大的特点在于具有较强的适应性，结合土钉墙比桩锚支护在经济性上的优势更强，但施工过程中需一定的放坡空间，所以施工过程中的空间利用率较低。（4）灌注浆–内支撑支护。使用该方法可在不同类型的地质条件中施工，能满足大部分不同地质条件的基坑工程需求，基坑深度也不会影响支护效果，所以支护工作具有较高的安全水平。
3.6支护方案比选
为了选择最佳的基坑支护方案，使用模糊综合评价对基坑的支护方案展开分析，评价因素包括B1安全可靠性、B2工程造价、B3工期、B4施工环境、B5施工难度，评级分为很差、差、中等、好、很好5个种类，见表3。获得模糊矩阵，对各种因素的权重进行分析，获得不同评价因素的模糊集合为：D1=W·R1=(0,0.4416,0.18,0.0284,0.35)，结合上文中各种因素评价集，获得地下连续墙的综合支护方案的评价值为3.2868。使用相同方法评价桩锚支护、上部土钉墙–桩锚支护、灌注浆–内支撑支护，获得综合评价值分别为4.0404、4.09、3.6009。结合4种支护方案的分析结果，发现使用上部土钉墙–锚杆支护结构综合评价最高，因此工程中使用该方案。
4基坑支护结构的优化
4.1细部设计
完成初步选择后，可对支护方案进行细部设计，设计过程中需使用深基坑支护结构设计软件进行分析和计算，然后结合参数确定工程的建设规范。初步支护方案为：和地面距离4.5m位置按照1：0.3放坡，使用土钉墙进行支护，土钉的水平设计间距为1.4m，布置方法为第1道土钉长度为6m，布置在地表以下1.3m的位置；第2道土钉长度为6m，布置在与地表距离2.6m的位置；第3道土钉长度为5米m，布置在和地表相距3.9m的位置。
4.2有限元分析
使用PLAXIS软件进行有限元分析工作，具有较高的适用性，能完成对复杂的工程地质条件分析，也适合进行变形和稳定性的分析。分析中，根据基坑实际尺寸建模，模型坑壁内侧为30m，外侧为50m，土层厚度为50m；分析过程中允许竖向变形，左右边界的水平位移为0，下边界的各向变形为0；桩体、土钉、锚杆和土的接触面均设置为库伦接触面。经过计算，在开挖深度逐渐增加之后，由于受力不均衡，基坑内侧的土压也会改变，为了避免由于压力不平衡导致基坑坍塌，使用土钉或应力锚杆控制基坑内侧的土压力。锚杆能限制土体，且能和土体构成完整的支护结构，满足支护工作的需要，加强对基坑稳定性的控制。优化设计中，首先对桩径进行了优化，经过计算由于0.6m的桩径缺少足够的刚度，所以将桩径增加到0.8m，能避免影响稳定性，也能满足经济性的要求；原设计中1.6m的桩间距并不能满足对位移控制的要求，使用1.2m的桩间距虽然能满足位移控制要求，但是并不经济，而选择1.4m桩间距对位移控制有比较好的效果，同时也能满足经济需要。
5结束语
深基坑支护是保证建筑工程顺利施工的基础，为了保证深基坑支护的技术应用效果，需要综合考虑不同方面因素选择最合适的支护方案，通过模拟分析加强对支护方案的细节优化，保证深基坑的支护效果。
作者:王明 单位:中建二局华东公司
