深基坑支护结构设计的优化方法
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摘 要：近些年来，随着城镇人口数量的不断增加，高层建筑以及地下空间的开发利用得到了很大的发展，基坑工程不断朝着复杂化、深、大的方向发展，基坑结构支护技术在具体进行利用的时候，也逐渐趋向于综合化。在地下建筑物不断增多的背景下，新建地下工程难免会影响到原有的地下建筑物，基坑支护方案的合理选择对于基坑支护工程的施工安全和质量有着直接的影响。所以，下面我们主要就深基坑支护结构在设计过程中所遇到的问题以及相应的优化办法进行简要分析。
关键词：深基坑支护；结构设计；优化
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.102
0 引言
在实际工作过程中不断优化和完善深基坑支护结构设计，能够从根本上确保施工的安全性。就施工企业方面而言，在对深基坑支护结构进行优化和完善后具有节能成本，使施工进度得到合理控制的优势，同时还能够将施工效率有效提升上来。在具体优化深基坑支护结构的时候则主要分为对设计思路的优化以及对计算方法的优化两个方面，将其进行有效结合能够是计算工作量的目标得到有效减少，进而从根本上保证深基坑支护结构设计的最优化。
1 设计环节深基坑支护结构所产生的问题
1.1 不能有效结合深基坑开挖的空间效应
在分析了开挖阶段当中深基坑的监测数据来看，一旦在基坑当中产生了水平位移过大的情况，就会造成基坑四周向基坑内出现的水平位移呈两边小、中间大的情况，在基坑长边居中的地方容易出现深基坑支护结构失稳的情况，所以能够表明，基坑开挖属于是空间方面的问题。之前在设计深基坑的时候通常都是将其视为平面应变来进行的，而就细长条坑而言，平面应变的假设具有一定的科学性和合理性，但是就其矩形和方形凹坑而言期间具有较大的差异性。因此，必须要在支护结构设计结构的空间处理的基础上，假设在平面应变故障之前必须对其做出相应的调整，以至于在具体进行开挖的时候于空间效应吻合。
1.2 对土体缺乏科学取样
在对支护结构进行设计之前，必须要对地基土样品进行分析测试，对其物理力学作用做到全面掌握，进而为设计支撑结构提供相应的支持。通常情况下在开挖深基坑的时候，必须要严格按照国家相关标准做好钻探取样的工作，因此，需要随机获取土壤样品。然而，在对地质结构进行考虑的时候具有一定的多边性和复杂性。再者，土壤本身的真实性并不能通过土壤样品完全反映出来，与之相配套的一些设计结构也无法完全与实际保持一致。
1.3 支护结构设计计算不符合实际受力
目前，在设计深基坑支护结构的时候，在计算支护结构受力情况的时候依然采用的是极限平衡理论，和实际施工差异相比，计算结构存在着一定的出入。实践表明，从理论方面来讲，部分支护结构在计算安全系数的时候利用极限平衡理论是可行的，然而在具体进行施工的时候却会有意外产生；虽然部分支护结构计算出来的安全系数较小，有的甚至和相关规定不符，然而在具体施工环节却具有一定的安全性。就深基坑支护结构而言，极限平衡理论属于静态设计方式的一种。然而，进行土体开挖却属于是动态平衡状态，所以随着时间的推移土体强度会有所下降，再者，还会有变形现象产生。但是，在具体计算支护结构设计的时候，通常会忽视这一环节。
2 深基坑支护结构设计的优化方法
2.1 优化设计思路
在对设计方案进行确定的过程中，除了要对施工现场的地形地质条件进行充分考虑之外，还要對其有关行业规定和法律法规进行考虑，从根本上保证深基坑支护结构设计方案的经济安全以及科学合理性。在对支护结构设计方案进行优化的过程中，在进行支护方式选择的时候需要与实际情况相结合。主要做法为：在深基坑支护施工当中，支护方式一般有重力式挡土墙支护结构、悬臂式支护结构以及混合式支护结构。所谓的重力式挡土墙支护结构其实就是利用自身重量来确保整体结构的平衡性，避免支护结构由于各方面的压力而出现失稳的情况。悬臂式支护结构则是在基坑底部嵌入岩土，从而来支撑地面重量，确保结构的整体平衡性。主要用于土质状况良好、基坑深度较浅的场地。而对于混合式支护结构来讲，其基础就是悬臂式支护结构，不同之处则在于前者需要增加锚杆来对结构进行支护，如挡土结构和锚杆等。通常情况下将锚杆固定在基坑防滑面的外部，可以稳固土体，所以该方式具有较高的稳定性。一般在规模较大但变形不大的深基坑当中应用的较多。
2.2 优化设计计算
在计算深基坑支护结构的时候有：①弹性地基量 m 法与弹塑有限单元法；②经历平衡法与等值梁法。
第一种计算方法尽管对土体变形以及支护结构进行了考虑，但是其整体仍然不够完善。比如，在计算的时候需要用到参数m，然而在确定m的时候却有一定的难度，这主要是由于：由于不同地址条件的原因，在其取值范围当中并不一致，且差距较大。在具体设计深基坑结构的时候，m只是一项弹性指标，不能直接计算支护结构的插入深度。大量实践表明，在对悬臂桩支护结构进行计算的时候采用弹性地基量m法与实际测量得到的位移数据不符，所产生的误差也较大，也就表示桩后土体变形并不在弹性范围当中。
第二种计算方法在具体计算支护结构的内力以及插入深度的时候，主要是结合墙前后泥土压力极限平衡条件来进行的。而在具体进行设计的时候该方法往往用不到，主要由于技术条件方面的原因，墙前后泥土压力极限值很难准确测算出来，通常都是进行估算。再者，该方法对于支护结构以及土体变形等并没有将其考虑在内，实际值和计算结构具有很大的差别，因为该方法较为较为简单，在一些简单的基坑挖掘当中可以使用。
3 结束语
总而言之，深基坑支护结构设计具有明显的优化，在实践中必须要给予充分的重视。作为建筑工程当中的基础环节之一，对于深基坑支护结构必须要给予高度的重视，加强对先进技术的引用，同时还要在具体工作当中不断优化设计方案，从根本上将工程建设质量提升上来。
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