淺談基坑支護優化設計

     1 建筑工程常用的幾種基坑支護
　　就基坑支護而言，其實質是一種支擋、加固與保護措施，其是為了保障地下結構施工、基坑周邊環境安全，在基坑周邊環境采用支護措施。基坑支護在建筑工程施工中具有重要的保護作用，給工程項目后續的施工奠定基礎。現階段，建筑工程常用的幾種基坑支護有工字鋼基坑支護、SMW（Soil-cement Mixing Wall）型支護、地下連續墻等。其中，工字鋼基坑支護具有剛度大、成本低、受力性能好等優點，適用于砂性土、粒徑小于100mm的砂卵石基坑;SMW型支護具有止水帷幕、樁支護于一體的優勢，其是由深層攪拌樁發展起來的;地下連續墻是借助各種挖槽設備和特質泥漿，根據施工要求，在地下挖出符合要求的溝槽，之后將鋼筋籠放置于溝槽內，并在溝槽內注入混凝土，從而形成連續的地下墻體，以發揮承重、防滲擋土的作用[1]。
　　2 基坑支護結構設計
　　2.1 基坑支護結構的設計原則
　　根據結構破壞程度的不同，基坑工程需采用不同的安全等級，其中結構破壞程度分為不嚴重、嚴重、很嚴重，對應的安全等級為三級、二級、一級。就深基坑支護結構設計來說，其主要按正常使用極限狀態、承載力極限狀態兩種狀態進行設計，其中，正常使用極限狀態又被稱為變形極限狀態，是以變形極限為界，進行相關的基坑設計;承載力極限狀態又被稱為應力極限狀態，是以極限應力值為界限進行的基坑設計。
　　2.2 基坑支護結構選型
　　確保坑壁穩定、保障施工安全是基坑支護的目的;保障附近建筑物（構造物）、管線的安全是基坑支護的要求;保證支護結構施工方便、經濟合理是基坑支護的重要前提。為了達到基坑支護的目的和要求，則需要選擇因地制宜、安全經濟、施工方便的支護體系。要想實現上述目的，在支護體系設計過程中，應根據基坑工程的現場情況和周圍環境，選擇恰當的支護類型，并掌握支護結構的安全變位量，保障支護體系的安全，同時應盡量降低對周圍建筑的影響。
　　2.3 基坑支護結構設計的計算方法
　　有限元法是現階段擋土墻內力分析的主要計算方法，該方法不僅將基坑開挖的多種因素考慮其中，并能夠使擋土結構形式優化、開挖過程科學合理化。就擋土結構有限元分析法而言，其主要包括彈性桿系有限元法、連續介質有限元法兩種計算方法。其中，彈性桿系有限元法具有計算模型簡單、計算參數易獲取、計算結果可靠等優點，是我國當前的重要計算方法之一;連續介質有限元法，在計算機技術不斷提高的背景下，尤其是一些有限元計算軟件的引入，推動了該方法的應用。
　　3 基坑支護優化
　　3.1 基坑支護設計方案優化的重要性
　　因基坑支護類型較多，相應的設計方案也比較多。為了保障施工的安全有效，在選擇合理支護結構類型的同時，還應對基坑支護方案進行優化。優化基坑支護方案是十分重要的，主要表現為：一是選擇符合工程項目的最佳設計方案，能夠保障基坑的穩定性、安全性;二是設計方案的優化，在一定程度上降低了投資成本，遵循了經濟合理性原則;三是為基坑周圍環境提供了保障，減少了工程事故的發生，極大程度上促進了環境效益、經濟效益、社會效益的增加[2]。
　　3.2 基坑支護優化的內容
　　就基坑支護來說，其優化內容主要包括三點，即優選基坑支護類型、優化支護結構、實時優化施工過程。具體來說，優選基坑支護類型，根據基坑的地質情況和周圍環境等，綜合考慮各種因素，選擇最佳的支護類型;優化支護結構，其主要在選定的支護類型方案的基礎上，對方案的細部（支護樁的樁徑和樁距，支撐點的位置和層等）進行優化計算，該優化計算主要采用的方法是彈性抗力法，在已知支護系統位移、剪力、最大彎矩等參數的條件下，進行相應的計算，從而獲得準確、有效的計算結果;實時優化施工過程，即在基坑支護的施工過程中，根據實時檢測的信息進行合理的優化，從而保障施工的順利、高效開展[3]。
　　3.3 基坑支護方案的優化方法
　　對于基坑支護方案的優化，可以采用多目標模糊優化方法，對基坑支護方案的工期、造價、機械設備等方面進行評比和優選，從而找到最佳的支護方案。在實際的基坑支護設計中，應考慮多目標優化問題，因為部分目標存在矛盾，常常無法實現各目標的同步優化，因此，應對各個目標情況進行了解和掌握，從而獲得一個適宜的優化方案。
　　綜上所述，基坑支護是工程項目建設的重要組成部分之一。選擇適宜的基坑支護類型，加強基坑支護的設計方案和施工過程優化，極大程度上保障了基坑支護的質量，從而保障了工程項目的整體質量。