城市地下空間工程基坑支護設計要點

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摘要:本文闡述了基坑支護設計在城市地下空間工程中的重要性，根據實際情況對基坑外側豎向應力標準值、基坑側壁安全等級及系數、水平荷載和抗力標準數值等設計關鍵點進行深入分析，為我國地下工程建設發展奠定良好基礎。

關鍵詞:地基工程;基坑支護;應力標準

引言

隨著科技的進步和社會的發展，建筑工程已經成為推動社會經濟的重要內容，為了滿足人們日益增長的物質文化需求，逐漸將建筑工程拓展到地下空間，由于在發展過程中存在著諸多問題，因此必須根據實際情況優化設計內容，切實提高城市地下空間工程質量和水平。

1基坑支護設計在城市地下空間工程中的重要性

在進行城市地下空間工程建設過程中，由于基坑支護設計和質量對施工進度、安全具有較大影響，所以必須要加大對基坑支護設計的重視力度。第一，基坑支護自身具有良好的保護性能，能夠保證基坑四周的土體始終處于穩定狀態，同時還能夠進一步滿足地下環境施工保留充足的活動空間，換句話說，其也是地下空間施工的必要條件［1］;第二，基坑支護還能夠保障四周相鄰建筑物、地下管線等多種地下設施在施工期間不受損害，其中包括基坑坑壁土體變形、地表面及地下土體出現垂直或水平位移等情況，能夠將以上情況控制在可接受范圍內;第三，基坑支護能夠通過截水、降水和排水等措施，保證基坑工程施工作業面保持在地下水位以上，能夠有效避免水量過多對地下施工造成消極影響。因此，必須在原有基礎上對基坑支護進行優化設計，同時還要對諸多影響因素進行綜合考量，比如建筑施工場地的周邊環境、地質水文情況、人流密集程度等，切實突出基坑支護設計在城市地下工程中的重要意義。

2城市地下空間工程基坑支護設計的關鍵點

2．1基坑外側豎向應力標準值

在基坑支護設計施工前期，必須對施工位置周圍環境進行高標準、嚴要求的分析探究，然后根據實際情況進行施工設計。在基坑開始挖掘之前或是進行支護之后，需要在設計過程中考慮到可能由于外界因素導致支護變形的情況，因此需要不斷融入相應的變形設計，才能最大程度避免對周圍建筑物、地下管線等設施造成破壞。當土體發生變形時很難對其進行有效控制，因此，必須要注重對基坑外側豎向應力標準值的精準測算。在進行基坑支護結構材料選擇時，必須以相關標準為主要依據，選擇強度高、剛度優質、耐腐蝕等特點的材料，一般情況下，與其他材料相比，鋼管混凝土樁比較符合支護應用的特性，不僅能夠提高支護體系的整體剛度，還能對多種因素導致的土體變形具有良好的控制作用，其中包括地下線路損壞、基坑開挖操作不慎等。在實際操作過程中，為了減少基坑變形情況，可以在基坑開挖之前將預應力分別施加在施工各個環節構成的整體體系上，體系內容主要包括錨梁、水泥石粉樁、木樁以及鋼管抗滑樹根樁等，有利于避免施工地表發生沉降現象，同時還能對周圍建筑物、地下管線等設施起到保護作用。在完成基坑施工后，相應的地表、狀體都會發生一定程度的變化，通常情況下，狀體頂部會出現位移現象，且最大距離應為20mm，相應的最大變形度則為40mm。如果地表出現沉降現象，由于其基坑外側豎向應力標準值的有效確定，則其最大限度一般都不會超過25mm。在此基礎上，如果基坑外側豎向坑壁會產生滑動現象，想要保證其始終處于穩定狀態，則必須對土體的滑動力、阻滑力和護壁結構的抗滑力等影響因素進行充分考慮［2］。比如:設定滑體容重是20kN/m3，土體滑動角度為30°，其中還存在著10°的內摩擦角，由此能夠進一步測算出深基坑預應力的標準數值，相應的，其極限嵌固深度的安全系數＞11，而錨索復合支護結構整體抗滑的安全系數＞1．3。

2．2基坑側壁安全等級及系數

在進行地下空間工程建設過程中，必須加強對安全的重視力度，最主要的就是保證基坑基槽挖掘，以及人工挖孔樁等帶有基礎性施工操作的正確性、規范性和標準性。在基坑施工前期，需要對基坑側壁的安全等級進行科學評估，保證評估結果的真實性和準確性，并與實際情況相結合，根據基坑的特點對支護方法進行針對性選擇。想要對基坑側壁安全等級進行有效確定，首先必須嚴格以相關技術規范為主要依據，同時還要根據其對周邊環境和地下結構的破壞程度，以及產生的消極影響進行總體評判，相應的還要考慮產生的經濟損失、安全威脅、社會影響等。在支護結構遭到破壞之后，土體失去了固有的穩定性，繼而會使原有土體發生較大程度的變形，因此可將對周邊環境及地下結構產生的影響程度從嚴重到輕微可分為一級、二級和三級，其系數分別為1．10，1．00和0．90。想要對基坑側壁安全等級進一步確定，除了以對周邊及地下結構破壞程度為依據，還應該對施工現場的水文環境、地質條件等多種因素進行充分考量，除此之外，還要對工程自身所具備的特殊性質進行深入分析探討。在進行安全等級劃分時，可從基坑的開挖深度、基坑挖掘規模及角度等多方面，劃分為低級、中級和高級三種等級，在此基礎上，以工程建設的地質環境、水文條件為參考依據，根據基坑的各項指標和產生的消極后果來進行安全等級的劃分，可大致分為三個等級。對于一級和二級而言，工程所在地的地質條件都較為復雜，前者更為惡劣，相應的地下水位也較高，一級的基坑深度＞12m，二級的基坑深度＞6且＜12m，在這種較為復雜的自然環境中施工，極易對基坑產生嚴重破壞。對于三級而言，工程所在地的地質條件較為簡單，且地下水位始終屬于較低水平，基坑深度＜6m，由于施工的自然環境較為簡單，其產生的破壞效果大幅度降低［3］。按照以上方法能夠對基坑側壁的安全等級進行有效確定，同時還能對基坑的支護方法進行精細化選擇，有利于保證工程的基礎性建設，以及整體施工的安全性和穩定性。

2．3水平荷載和抗力標準數值

對于基坑支護設計來說，必須加強對基坑支護水平荷載標準值、水平抗力標準值的重視力度，確保二者數值計算的科學性、穩定性和精準性。一般情況下是通過擋土墻內側所產生的被動土壓力進行有效引用，大多數都會采用彈性抗力的方法對擋土墻的位移情況進行有效控制，但是可能由于擋墻內側與彈性抗力仍存在連接關系，因此不能夠完全達到被動狀態，從而進一步體現出水平荷載樁的水平抗力數值的重要性。通常情況下，外側主動土壓力主要指的是施加在墻體上的水平荷載力，在實際水平荷載標準數值計算過程中，首先就是要對基床系數進行有效選取，由于其對計算結果具有重要影響，因此必須保證系數數值選取的真實性和準確性，確保符合基坑支護的實際情況。一般來說，深度比例與基床系數始終處于正比狀態，隨著深度比例的增長，基床系數也會出現相應變化。在基坑支護設計的計算過程中，需要根據應用方法進行適當改變，以土抗力法為例，此種方法促使土體處于前后的基坑支護結構，那么就可以將其看做是由水平方向的彈簧組成的計算模型，進一步突出其彈性特點，與此同時，在進行擋土結構墻體的彎矩、剪力和變形值計算時，需要根據撓曲線的特點，采用與其類似的方程式進行標準數值計算，以此為依據可以進一步得出相應的有效結論，同時還能保證其具有精準性、真實性特點，換句話說，就是如果在進行計算時出現了彈性變形，就可以證明其點的水平方向的反力與彈性變形呈正比狀態，促使基坑支護結構設計在原有基礎上得到優化提升，推進地下建筑工程的積極發展。

3結論

綜上所述，不斷優化基坑支護設計內容是滿足現代化地下空間工程建設的重要內容，在實際施工過程中，必須根據現場情況進行針對性的基坑支護設計，同時還要選擇高質量的應用材料加以支撐，確保支護方案具有多樣性特點，有利于實現經濟和社會效益的和諧統一。

參考文獻:

［1］李順群，柴壽喜．城市地下空間工程專業畢業設計(論文)改革與實踐［J］．高教學刊，2020，(19):133－135．

［2］徐慶和，黃中磊．鄭州綜合交通樞紐地下空間基坑支護工程方案設計［J］．建材發展導向，2020，18(12):61－64．

［3］阮祎萌．城市地下空間工程基坑支護設計與分析［J］．建筑結構，2020，50(S1):989－994．

作者：高歡 單位：陜西省宏安建筑工程有限公司