城市地下空间工程基坑支护设计要点

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摘要:本文阐述了基坑支护设计在城市地下空间工程中的重要性，根据实际情况对基坑外侧竖向应力标准值、基坑侧壁安全等级及系数、水平荷载和抗力标准数值等设计关键点进行深入分析，为我国地下工程建设发展奠定良好基础。

关键词:地基工程;基坑支护;应力标准

引言

随着科技的进步和社会的发展，建筑工程已经成为推动社会经济的重要内容，为了满足人们日益增长的物质文化需求，逐渐将建筑工程拓展到地下空间，由于在发展过程中存在着诸多问题，因此必须根据实际情况优化设计内容，切实提高城市地下空间工程质量和水平。

1基坑支护设计在城市地下空间工程中的重要性

在进行城市地下空间工程建设过程中，由于基坑支护设计和质量对施工进度、安全具有较大影响，所以必须要加大对基坑支护设计的重视力度。第一，基坑支护自身具有良好的保护性能，能够保证基坑四周的土体始终处于稳定状态，同时还能够进一步满足地下环境施工保留充足的活动空间，换句话说，其也是地下空间施工的必要条件［1］;第二，基坑支护还能够保障四周相邻建筑物、地下管线等多种地下设施在施工期间不受损害，其中包括基坑坑壁土体变形、地表面及地下土体出现垂直或水平位移等情况，能够将以上情况控制在可接受范围内;第三，基坑支护能够通过截水、降水和排水等措施，保证基坑工程施工作业面保持在地下水位以上，能够有效避免水量过多对地下施工造成消极影响。因此，必须在原有基础上对基坑支护进行优化设计，同时还要对诸多影响因素进行综合考量，比如建筑施工场地的周边环境、地质水文情况、人流密集程度等，切实突出基坑支护设计在城市地下工程中的重要意义。

2城市地下空间工程基坑支护设计的关键点

2．1基坑外侧竖向应力标准值

在基坑支护设计施工前期，必须对施工位置周围环境进行高标准、严要求的分析探究，然后根据实际情况进行施工设计。在基坑开始挖掘之前或是进行支护之后，需要在设计过程中考虑到可能由于外界因素导致支护变形的情况，因此需要不断融入相应的变形设计，才能最大程度避免对周围建筑物、地下管线等设施造成破坏。当土体发生变形时很难对其进行有效控制，因此，必须要注重对基坑外侧竖向应力标准值的精准测算。在进行基坑支护结构材料选择时，必须以相关标准为主要依据，选择强度高、刚度优质、耐腐蚀等特点的材料，一般情况下，与其他材料相比，钢管混凝土桩比较符合支护应用的特性，不仅能够提高支护体系的整体刚度，还能对多种因素导致的土体变形具有良好的控制作用，其中包括地下线路损坏、基坑开挖操作不慎等。在实际操作过程中，为了减少基坑变形情况，可以在基坑开挖之前将预应力分别施加在施工各个环节构成的整体体系上，体系内容主要包括锚梁、水泥石粉桩、木桩以及钢管抗滑树根桩等，有利于避免施工地表发生沉降现象，同时还能对周围建筑物、地下管线等设施起到保护作用。在完成基坑施工后，相应的地表、状体都会发生一定程度的变化，通常情况下，状体顶部会出现位移现象，且最大距离应为20mm，相应的最大变形度则为40mm。如果地表出现沉降现象，由于其基坑外侧竖向应力标准值的有效确定，则其最大限度一般都不会超过25mm。在此基础上，如果基坑外侧竖向坑壁会产生滑动现象，想要保证其始终处于稳定状态，则必须对土体的滑动力、阻滑力和护壁结构的抗滑力等影响因素进行充分考虑［2］。比如:设定滑体容重是20kN/m3，土体滑动角度为30°，其中还存在着10°的内摩擦角，由此能够进一步测算出深基坑预应力的标准数值，相应的，其极限嵌固深度的安全系数＞11，而锚索复合支护结构整体抗滑的安全系数＞1．3。

2．2基坑侧壁安全等级及系数

在进行地下空间工程建设过程中，必须加强对安全的重视力度，最主要的就是保证基坑基槽挖掘，以及人工挖孔桩等带有基础性施工操作的正确性、规范性和标准性。在基坑施工前期，需要对基坑侧壁的安全等级进行科学评估，保证评估结果的真实性和准确性，并与实际情况相结合，根据基坑的特点对支护方法进行针对性选择。想要对基坑侧壁安全等级进行有效确定，首先必须严格以相关技术规范为主要依据，同时还要根据其对周边环境和地下结构的破坏程度，以及产生的消极影响进行总体评判，相应的还要考虑产生的经济损失、安全威胁、社会影响等。在支护结构遭到破坏之后，土体失去了固有的稳定性，继而会使原有土体发生较大程度的变形，因此可将对周边环境及地下结构产生的影响程度从严重到轻微可分为一级、二级和三级，其系数分别为1．10，1．00和0．90。想要对基坑侧壁安全等级进一步确定，除了以对周边及地下结构破坏程度为依据，还应该对施工现场的水文环境、地质条件等多种因素进行充分考量，除此之外，还要对工程自身所具备的特殊性质进行深入分析探讨。在进行安全等级划分时，可从基坑的开挖深度、基坑挖掘规模及角度等多方面，划分为低级、中级和高级三种等级，在此基础上，以工程建设的地质环境、水文条件为参考依据，根据基坑的各项指标和产生的消极后果来进行安全等级的划分，可大致分为三个等级。对于一级和二级而言，工程所在地的地质条件都较为复杂，前者更为恶劣，相应的地下水位也较高，一级的基坑深度＞12m，二级的基坑深度＞6且＜12m，在这种较为复杂的自然环境中施工，极易对基坑产生严重破坏。对于三级而言，工程所在地的地质条件较为简单，且地下水位始终属于较低水平，基坑深度＜6m，由于施工的自然环境较为简单，其产生的破坏效果大幅度降低［3］。按照以上方法能够对基坑侧壁的安全等级进行有效确定，同时还能对基坑的支护方法进行精细化选择，有利于保证工程的基础性建设，以及整体施工的安全性和稳定性。

2．3水平荷载和抗力标准数值

对于基坑支护设计来说，必须加强对基坑支护水平荷载标准值、水平抗力标准值的重视力度，确保二者数值计算的科学性、稳定性和精准性。一般情况下是通过挡土墙内侧所产生的被动土压力进行有效引用，大多数都会采用弹性抗力的方法对挡土墙的位移情况进行有效控制，但是可能由于挡墙内侧与弹性抗力仍存在连接关系，因此不能够完全达到被动状态，从而进一步体现出水平荷载桩的水平抗力数值的重要性。通常情况下，外侧主动土压力主要指的是施加在墙体上的水平荷载力，在实际水平荷载标准数值计算过程中，首先就是要对基床系数进行有效选取，由于其对计算结果具有重要影响，因此必须保证系数数值选取的真实性和准确性，确保符合基坑支护的实际情况。一般来说，深度比例与基床系数始终处于正比状态，随着深度比例的增长，基床系数也会出现相应变化。在基坑支护设计的计算过程中，需要根据应用方法进行适当改变，以土抗力法为例，此种方法促使土体处于前后的基坑支护结构，那么就可以将其看做是由水平方向的弹簧组成的计算模型，进一步突出其弹性特点，与此同时，在进行挡土结构墙体的弯矩、剪力和变形值计算时，需要根据挠曲线的特点，采用与其类似的方程式进行标准数值计算，以此为依据可以进一步得出相应的有效结论，同时还能保证其具有精准性、真实性特点，换句话说，就是如果在进行计算时出现了弹性变形，就可以证明其点的水平方向的反力与弹性变形呈正比状态，促使基坑支护结构设计在原有基础上得到优化提升，推进地下建筑工程的积极发展。

3结论

综上所述，不断优化基坑支护设计内容是满足现代化地下空间工程建设的重要内容，在实际施工过程中，必须根据现场情况进行针对性的基坑支护设计，同时还要选择高质量的应用材料加以支撑，确保支护方案具有多样性特点，有利于实现经济和社会效益的和谐统一。

参考文献:

［1］李顺群，柴寿喜．城市地下空间工程专业毕业设计(论文)改革与实践［J］．高教学刊，2020，(19):133－135．

［2］徐庆和，黄中磊．郑州综合交通枢纽地下空间基坑支护工程方案设计［J］．建材发展导向，2020，18(12):61－64．

［3］阮祎萌．城市地下空间工程基坑支护设计与分析［J］．建筑结构，2020，50(S1):989－994．

作者：高欢 单位：陕西省宏安建筑工程有限公司