深基坑工程支护结构设计及优化方法研究

摘
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引言 自改革 开 放 以 来 我 国 的 经济 和 城 市化进程 得到 了 飞 速 发 展 各 城市 中高 楼 大 厦 鳞 次栉 比 相 关 的市政 基 础配 套设施也 在 不 断 的建设 完善 中 我 国各 大城市 中的众 多 建筑 作业 都对深基 坑 工 程 支 护结 构 设 计 及 其 方 法 提 出 了 新 要 求 地 铁 地 下 停 车 场 以 及 地 下室 等建筑 工程 都会 用 到 深基坑 工 程 为 了 不 断 地 满足现代城市 建设 的 各 项 高要 求 提 升结 构 设施建设 的质量 对 深基坑 工程 支 护结 构 设 计 及 其 优 化 方 法进 行 研究 探 索 具 有重 要 的现实 意 义 2 深 基坑 支 护 设 计结构 类型 及 其适用 分析 常 见 的 深基坑 支 护结 构设 计类 型主 要 有放 坡 开 挖 土 钉 墙 支 护结 构 排桩支 护结 构 地 下 连续墙结 构 内支 撑 支护 结 构 拉 锚式 支 护结 构 以 及 复合 型 支 护结 构 等 这些 不同类别 的支 护结 构 具 有不 同的作 用 在 具体 的 深基坑施 工作业 中 要 根 据实 际需 要选 择 适 合 的 支护 设 计 结 构 类别 通 常情 况 下 土 钉 墙 支 护结 构 比 较 适 合 用 于 低地 下 水位 土 质情 况 良好 且 基坑深 度 在十二 米 之 内的 深基 坑 作业 排桩 支 护结 构 以 及地 下 连续墙结 构 的 支 护 设 计 结 构 则 适 用 于环 境复杂 基坑 边 坡 变 形 控制高 的 深基坑 作业 此外 地 下 连续墙结 构 还适 用 于 土 质 条 件差 环境要 求 高 以 及地 下 水 位 高 的 深基坑支 护结 构 作业 内 支 撑 支 护结 构 则 适 用 于 土 体 扰 动 和 环境安 全要 求 高的 基坑 作 业 总 之 不 同类别 的支 护结 构形 式 适 用 于 不 同的基坑 作业要 求 在作业 过 程 中 一 定要 因 地制宜 3 深 基坑 工程 支 护 结构 设计及 优 化方 法研 究 3 1 深 基坑 支护 结 构 优 化 方 案 步 骤设 计 根 据 当前社会 大环境 的需 求 对深 基坑 工程 支 护结 构 进行 : 优化 方 案 的设 计 其具体 步骤 如 下 所 示 先依 据 深基坑 的具体 实 践 情况 设 立 多 个 供选 择 的 支 护结 构 方 案 然 后 对每个方 案进行 工 期 造 价 以 及 可 靠 性 等 的 评 估并 建 立 支 护 结 构 方 案 评 价矩 阵 其 次是 对 矩 阵 中的 各 指 标 进 行归 一 化 处 理 对其 效 益指 标 值 成本 指标值 进 行 计算 量化 为 各方 案 提 供 比 较 依 据 最 后 将 决策 分析 法应 用 于 方 案 的评估 中 对方 案 中的各 指 标 进行 综 合 的评估 以 确定 出 最 适 合的 深基坑支 护结 构优化 方 案 在 探 究 优 化 支 护结 构 设 计方 案 步 骤 过 程 中 既 运 用 到 了 决 策 分析 管 理 中 的相 关 方 法 又 运 用 到 了线性 代 数 中的矩 阵分 析 计算方 法 由此 可 见 深基坑支 护结 构 的优化 设 计方 案 囊 括 了 众 多 领 域 的相 关知识 是 一 门集大成 的 深基坑 作业技术 成果 这 也 从 一 定程 度上表 明 了 深基坑 支 护结 构 优化 的后 续 发 展 方 向 为 深基坑施 工 作 业 的进 一 步发 展指 明 了 技术 方 法 上 的选 择 为 我 国现代结 构 基 础 施 工增 添 了新 的动力 3 2 深基 坑 支 护 结 构 优 化 方 法 研 究 深基坑 支 护结 构设 计 的方 法众 多 悬臂式 排桩 支 护结 构 法 单 支点 排 桩 维护计 算方 法 以 及 多 支 点 排桩 围 护 计算方 法 等都 是 常 用 于深 基坑 支护结 构 作业 的方 法 但 这些 方 法在 使 用 的 过 程 中 都 存 在不 同程 度上 的 问 题 为 了有 效解 决这些 问题 笔者 将
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层 次分析 法作为优化 支护结 构 设 计 的主 要 方 法 层 次 分析 法 是 决策 管 理分析 方 法 的 一 种 在 我 国 的政策 决 策 中 运 用 得较 多 此 方 法 主要 是将与 支 护结 构 设 计相 关 的 各元 素 分 解成 为 目 标 准 则 指 标 以 及 方 案 等 层 次 然 后 在此 基 础上 对其分 别 的进行定 性 分析 和 定量 分 析 以 达 到优 化 支 护结 构 方 法 的 目 的 具体 而 言 依 据 层 次 分析 法 的 内涵 特 征 和 要 求 等建 立 支 护结 构 设 计 的 总 目标 层 然 后 在这 之 下 设 立 与 之 相 关 的 诸 如环境 保 护 安全 可 行 经 济 合 理 以 及 施 工 便 捷等 准 则 设 置相 应的 准 则 层 再 次 对各 准 则 层 进行 具体 的指标 设 计 构 建 指 标 层 如在安全 可 行性 准则 层下面 可 设 置 支 护结 构 的安全稳定 系 数 设 计计算 理论 成熟 性 支 护 系 统 先 进性 施 工 技术 可 靠 性 以 及 支 护 系 统 破坏类 型 及 其 危 害程度 等 指 标 层 在环 境 保 护 准 则 层下 可 设 置 支 护 系 统对 环境 的影 响 深基 坑施 工 对 环境 的 影响 以 及环境 保 护 措施 的 可靠 性 等 指 标 层 在 施 工 便捷 准 则 层下 设 置 施 工 工 期 施 工 的难 易程 度 以 及 施 工 相 互 干 扰 程 度 等 指 标 层 最 后 在这些 指标 层 之 下 构 建具 体 的 方 案 层 并 采 用 相 应 的 矩 阵分析 计算方 法 对各方 案 进行 排 序 和 一 致 性检验 进 而 利 用 相 关 的数 据 对支 护结 构 优 化 方 法 的整 个 层 级进行 排 序 和 一 致 性 检验 得 出 最 佳 的支 护结 构 设 计方 案 利 用 层 次 分析 法 对 深基坑 支 护结 构 设 计方 法进行优 化 对 支 护结 构 设 计 中的 各个 要素 部 分 均 进行综合 考虑 能够有 效弥 补 之前设 计方 法 中的不足 推 动 深基坑 支 护结 构 设 计 的进 一 步 优化 促进现代市政 建设 的发 展 3 3 深基 坑 支 护 结 构 细 部 优 化 方 法 研 究 经 过 方 案 步 骤 设 计 和 层 次 分析 法选 择 出最优 的 支 护结 构 设 计 方 案 之 后 还 需要 对 所选 方 案进行 更 细致 化的 探 索 研究 尤 其 是要 对 所选 方 案 的支 护结 构细 部进行优化 设 计 对 支 护结 构细 部进行优 化 设 计 时 可 以 充分 利 用 数 学 思 想 和 数 学 方 法 具体 而 言 对 支 护结 构细 部进行 基坑 底 面 距离 水 泥土 墙 宽度 以 及锚 杆 长 度 和 整项 工程 的 总造 价 之 间构 建 相 应 的 函 数 关 系 式 之 后 对 水 泥 土 墙 中的重 要性 系 数 平 均重度 截 面 深 度 抗压强 度 以 及 截 面 模 量 等 进行 量化 的 约 束条 件 值 并 采 用 类 似 的方 法 对 锚 杆的钢筋 截 面 积 水平 拉力 抗拉强度 以 及锚杆与水平 面 的夹角 进行 条 件 约 束 最 后 通 过相 关 的 计算 机编程 软 件 对 这些 函 数关 系 值 约 束条 件 等 进行 计 算 得 出具 体 的数 据 值 并 将 其 运 用 于 具体 的 施 工 过程 中 4 结语 在进行 相 关 的深基 坑 作业 时 需要 根 据 基坑 的不 同安 全 等 级来 设 置相 应 的 支 架结 构 采 用 适 宜 的方 法 相 关 的施 工 单 位 在进 行 深 基 坑施 工时 需要遵循 基 坑 支护 结 构 安 全 省 时 经济 以 及环 保 等原则 对深基坑 工程 支 护结 构 进行造 价 成本 安全性 以 及环 境 影 响度 等方 面 的控制 以 此来 优化 深 基坑支 护 结 构 作 业 的方 法与 设计 参考 文献 ] 中 ] 王 水 刚 深 基 坑 支护结构 优 化 设 计方 法 研 究及 应 用 [D [ l 南大 学 20 09 [ ] 肖武 权 冷 伍 明 深 基 坑支护结构 设 计 的优化 方 法 [ J 2 ] 岩土 : 力 学 2 0 0 7 (6 ) 1 2 0 1 一 1 2 0 4 一 1 2 1 1 [ ] 白洪 潮 深 基 坑 支护技 术 方 案 的 选择 及 其 优 化 设 计 「 3 ] 长 D 江 大学 20 1 2 [ ]许 德 慧 深 基 坑支 护结 构 优 化 设 计方 法 研 究 「 4 ] 中南 大 D
深 基 坑 工 程 支护 结 构设 计 及 优 化方 法研 究
卢 锦
中 国 东 北 设计 研究 有 限 公 司

: 要 随着城市 化 建 设 进 程 的 加 快 科 学技 术 的进 一 步发 展 现 当 代社 会 对 深 基 坑 工 程 的支 护结构 设 计 和 方 法 提 出 了 新 要 求 为 了 有 效地 满 足 社 会 发 展 对 深 基 坑 工 程 支护结构 设 计 的 安全 性 经 济 性 以及 环 保 性等 要 求 文章 对 深 基 坑 工 程 设 计 的 结 构 及 其 适 用 类 型 展 开 在 分 析 深 基 坑支 护结构 设 计 现状 的基 础 上 探 索其 优 化 方 法 希 望 能 以 此 对 我 国 现代 城 市建 设 提 供 方 法借 鉴 : 关 键 词 深 基 坑 ; 支 护结构 设 计 ; 优 化 方 法 ; 研 究