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摘要：随着城市化进程的加快，多数建筑工程涉及基坑开挖的问题。为了保障基坑支护的质量，减少对建设项目周围环境的影响，应加强基坑支护的设计及其优化工作。论文主要介绍了建筑工程常用的几种基坑支护，分析了基坑支护结构设计及其优化。
关键词：基坑支护;设计;优化
一 基坑支护技术的主要类型
1 钢板桩支护
钢板桩主要适用与开挖深度不大地下水位较低的情况，且主要用于砂类土、碎石土和半干土。钢板桩作用机制是一种边缘带有联动装置，且这种联动装置可以自由组合以便形成一种连续紧密的挡土或者擋水墙的钢结构体。钢板桩常见的有拉尔森式，拉克万纳式等。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层;可在深水中施工，必要时加斜支撑成为一个围笼。能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，它的用途广泛。钢板桩形成截面为Z形、U形或其它形状，可通过锁口互相连接的建筑基础用板材。施工简便，可以重复使用。钢板桩的常见适用长度为6m、9m、12m、15m，我们在特定情况可按照实际要求定制，但一般最大长度为24m。钢板桩可根据工程的具体情况，改变钢板桩的断面形状和长度，使结构设计更加经济合理。
2 土钉墙支护
土钉墙适用于软弱土层在内的额多种土质，支护深度不易超过6m（加扶壁可加大支护深度），可兼做防渗帷幕，且坑底不应有软土。不适用于含水丰富的粉细砂层、砂砾、卵石层和淤泥质土等自稳能力差的土层。对于土钉墙而言，是通过钻孔以及插筋和注浆等进行设置的，其中的作用机制将即刻边坡通过钢筋制作而成的土钉做好加固处理，在边坡位置设置钢筋网，同时喷射混凝土面和土方边坡相互结合，其中构造则是设置成为坡体中的加筋杆件和周围土地加固到一起，形成一个复合体，这样不仅可以对土地的整体刚度进行提高，同时也是有效的弥补了土体抗拉以及抗剪强度低等弱点。通过相互作用和土地自身的结构强度，可以有效的改变边坡变形以及破坏等问题，对整体的稳定性进行提高，同时也是可以有效的避免突发性的塌滑，采取土钉墙的支护方式不仅有效的延迟了塑性变形的发展，并且有效的避免开裂破坏的出现。
3 灌注桩支护
灌注桩支护是在开挖基坑周围，用钻机钻孔，下钢筋笼，现场灌注混凝土桩，桩间距为1～1.5m，成排设置，上部设联系梁，在基坑中间用机械或人工挖土，下挖1m左右装上横撑，在樁背面装上拉杆与已设锚桩拉紧，然后继续挖土至要求深度。排桩式中应用最多的一种，在我国得到广泛的应用。其多用于坑深7～15m 的基坑工程，在我国北方土质较好地区已有8～9m 的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有：施工时无振动、无噪音等环境公害，无挤土现象，对周围环境影响小;墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小。但灌注桩支护也有明显缺点，桩与桩之间的缝隙易造成水土流失，特别是高水位粉质土的地区。为避免这一问题的出现，再深基坑施工时长采用双排灌注桩支护技术。
4 地连墙支护
对于地下连续墙而言，是作为基础工程在地面上应用的一种挖槽机械，也是顺着身开挖工程的附近轴线，在泥浆护壁的条件之下，开挖出一个深槽，完成清槽后放入钢筋笼，之后采用导管的方法注入水下混凝土，使其形成一个单元槽段，通过采取这样的方式在地下筑成一道连续的钢筋混泥土墙，该结构是具有着截水、防渗以及承重等作用。目前地下连续墙的最大开挖深度为140m，最薄的地下连续墙厚度为20cm。地下连续墙以其刚度大，止水效果好，是支护结构最强的支护形式。
二 基坑支护结构设计
1 基坑支护结构的设计原则
根据结构破坏程度的不同，基坑工程需采用不同的安全等级，其中结构破坏程度分为不严重、严重、很严重，对应的安全等级为三级、二级、一级。就深基坑支护结构设计来说，其主要按正常使用极限状态、承载力极限状态两种状态进行设计，其中，正常使用极限状态又被称为变形极限状态，是以变形极限为界，进行相關的基坑设计;承载力极限状态又被称为应力极限状态，是以极限应力值为界限进行的基坑设计。
2 基坑支护结构选型
确保坑壁稳定、保障施工安全是基坑支护的目的;保障附近建筑物（构造物）、管线的安全是基坑支护的要求;保证支护结构施工方便、经济合理是基坑支护的重要前提。为了达到基坑支护的目的和要求，则需要选择因地制宜、安全经济、施工方便的支护体系。要想实现上述目的，在支护体系设计过程中，应根据基坑工程的现场情况和周围环境，选择恰当的支护类型，并掌握支护结构的安全变位量，保障支护体系的安全，同时应尽量降低对周围建筑的影响。
3 基坑支护结构设计的计算方法
有限元法是现阶段挡土墙内力分析的主要计算方法，该方法不仅将基坑开挖的多种因素考虑其中，并能够使挡土结构形式优化、开挖过程科学合理化。就挡土结构有限元分析法而言，其主要包括弹性杆系有限元法、连续介质有限元法两种计算方法。其中，弹性杆系有限元法具有计算模型简单、计算参数易获取、计算结果可靠等优点，是我国当前的重要计算方法之一;连续介质有限元法，在计算机技术不断提高的背景下，尤其是一些有限元计算软件的引入，推动了该方法的应用。
三 基坑支护优化
1 基坑支护设计方案优化的重要性
因基坑支护类型较多，相应的设计方案也比较多。为了保障施工的安全有效，在选择合理支护结构类型的同时，还应对基坑支护方案进行优化。优化基坑支护方案是十分重要的，主要表现为：一是选择符合工程项目的最佳设计方案，能够保障基坑的稳定性、安全性;二是设计方案的优化，在一定程度上降低了投资成本，遵循了经济合理性原则;三是为基坑周围环境提供了保障，减少了工程事故的发生，极大程度上促进了环境效益、经济效益、社会效益的增加[2] 。
2 基坑支护优化的内容
就基坑支护来说，其优化内容主要包括三点，即优选基坑支护类型、优化支护结构、实时优化施工过程。具体来说，优选基坑支护类型，根据基坑的地质情况和周围环境等，综合考虑各种因素，选择最佳的支护类型;优化支护结构，其主要在选定的支护类型方案的基础上，对方案的细部（支护桩的桩径和桩距，支撑点的位置和层等）进行优化计算，该优化计算主要采用的方法是弹性抗力法，在已知支护系统位移、剪力、最大弯矩等参数的条件下，进行相应的计算，从而获得准确、有效的计算结果;实时优化施工过程，即在基坑支护的施工过程中，根据实时检测的信息进行合理的优化，从而保障施工的顺利、高效开展[3] 。
3 基坑支护方案的优化方法
对于基坑支护方案的优化，可以采用多目标模糊优化方法，对基坑支护方案的工期、造价、机械设备等方面进行评比和优选，从而找到最佳的支护方案。在实际的基坑支护设计中，应考虑多目标优化问题，因为部分目标存在矛盾，常常无法实现各目标的同步优化，因此，应对各个目标情况进行了解和掌握，从而获得一个适宜的优化方案。
四 结语
综上所述，基坑支护是工程项目建设的重要组成部分之一。选择适宜的基坑支护类型，加强基坑支护的设计方案和施工过程优化，极大程度上保障了基坑支护的质量，从而保障了工程项目的整体质量。
参考文献：
[1] 黄国海.建筑深基坑支护优化设计分析[J].工程建设与设计，2017（20）：11-12.
[2] 张勇.浅谈高层建筑基坑支护处理技术[J].中国住宅设施，2018（05）：119-120.
[3] 吴发坚.论深基坑支护技术方案优化设计[J].科技展望，2016，26（13）：148.
[4] 陈肇元，崔京浩主编.土钉支护在基坑工程中的应用（第二版）.北京：中国建筑 工业出版社，2000年
（作者单位：河北工程大学）
关键词：基坑支护;设计;优化
一 基坑支护技术的主要类型
1 钢板桩支护
钢板桩主要适用与开挖深度不大地下水位较低的情况，且主要用于砂类土、碎石土和半干土。钢板桩作用机制是一种边缘带有联动装置，且这种联动装置可以自由组合以便形成一种连续紧密的挡土或者擋水墙的钢结构体。钢板桩常见的有拉尔森式，拉克万纳式等。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层;可在深水中施工，必要时加斜支撑成为一个围笼。能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，它的用途广泛。钢板桩形成截面为Z形、U形或其它形状，可通过锁口互相连接的建筑基础用板材。施工简便，可以重复使用。钢板桩的常见适用长度为6m、9m、12m、15m，我们在特定情况可按照实际要求定制，但一般最大长度为24m。钢板桩可根据工程的具体情况，改变钢板桩的断面形状和长度，使结构设计更加经济合理。
2 土钉墙支护
土钉墙适用于软弱土层在内的额多种土质，支护深度不易超过6m（加扶壁可加大支护深度），可兼做防渗帷幕，且坑底不应有软土。不适用于含水丰富的粉细砂层、砂砾、卵石层和淤泥质土等自稳能力差的土层。对于土钉墙而言，是通过钻孔以及插筋和注浆等进行设置的，其中的作用机制将即刻边坡通过钢筋制作而成的土钉做好加固处理，在边坡位置设置钢筋网，同时喷射混凝土面和土方边坡相互结合，其中构造则是设置成为坡体中的加筋杆件和周围土地加固到一起，形成一个复合体，这样不仅可以对土地的整体刚度进行提高，同时也是有效的弥补了土体抗拉以及抗剪强度低等弱点。通过相互作用和土地自身的结构强度，可以有效的改变边坡变形以及破坏等问题，对整体的稳定性进行提高，同时也是可以有效的避免突发性的塌滑，采取土钉墙的支护方式不仅有效的延迟了塑性变形的发展，并且有效的避免开裂破坏的出现。
3 灌注桩支护
灌注桩支护是在开挖基坑周围，用钻机钻孔，下钢筋笼，现场灌注混凝土桩，桩间距为1～1.5m，成排设置，上部设联系梁，在基坑中间用机械或人工挖土，下挖1m左右装上横撑，在樁背面装上拉杆与已设锚桩拉紧，然后继续挖土至要求深度。排桩式中应用最多的一种，在我国得到广泛的应用。其多用于坑深7～15m 的基坑工程，在我国北方土质较好地区已有8～9m 的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有：施工时无振动、无噪音等环境公害，无挤土现象，对周围环境影响小;墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小。但灌注桩支护也有明显缺点，桩与桩之间的缝隙易造成水土流失，特别是高水位粉质土的地区。为避免这一问题的出现，再深基坑施工时长采用双排灌注桩支护技术。
4 地连墙支护
对于地下连续墙而言，是作为基础工程在地面上应用的一种挖槽机械，也是顺着身开挖工程的附近轴线，在泥浆护壁的条件之下，开挖出一个深槽，完成清槽后放入钢筋笼，之后采用导管的方法注入水下混凝土，使其形成一个单元槽段，通过采取这样的方式在地下筑成一道连续的钢筋混泥土墙，该结构是具有着截水、防渗以及承重等作用。目前地下连续墙的最大开挖深度为140m，最薄的地下连续墙厚度为20cm。地下连续墙以其刚度大，止水效果好，是支护结构最强的支护形式。
二 基坑支护结构设计
1 基坑支护结构的设计原则
根据结构破坏程度的不同，基坑工程需采用不同的安全等级，其中结构破坏程度分为不严重、严重、很严重，对应的安全等级为三级、二级、一级。就深基坑支护结构设计来说，其主要按正常使用极限状态、承载力极限状态两种状态进行设计，其中，正常使用极限状态又被称为变形极限状态，是以变形极限为界，进行相關的基坑设计;承载力极限状态又被称为应力极限状态，是以极限应力值为界限进行的基坑设计。
2 基坑支护结构选型
确保坑壁稳定、保障施工安全是基坑支护的目的;保障附近建筑物（构造物）、管线的安全是基坑支护的要求;保证支护结构施工方便、经济合理是基坑支护的重要前提。为了达到基坑支护的目的和要求，则需要选择因地制宜、安全经济、施工方便的支护体系。要想实现上述目的，在支护体系设计过程中，应根据基坑工程的现场情况和周围环境，选择恰当的支护类型，并掌握支护结构的安全变位量，保障支护体系的安全，同时应尽量降低对周围建筑的影响。
3 基坑支护结构设计的计算方法
有限元法是现阶段挡土墙内力分析的主要计算方法，该方法不仅将基坑开挖的多种因素考虑其中，并能够使挡土结构形式优化、开挖过程科学合理化。就挡土结构有限元分析法而言，其主要包括弹性杆系有限元法、连续介质有限元法两种计算方法。其中，弹性杆系有限元法具有计算模型简单、计算参数易获取、计算结果可靠等优点，是我国当前的重要计算方法之一;连续介质有限元法，在计算机技术不断提高的背景下，尤其是一些有限元计算软件的引入，推动了该方法的应用。
三 基坑支护优化
1 基坑支护设计方案优化的重要性
因基坑支护类型较多，相应的设计方案也比较多。为了保障施工的安全有效，在选择合理支护结构类型的同时，还应对基坑支护方案进行优化。优化基坑支护方案是十分重要的，主要表现为：一是选择符合工程项目的最佳设计方案，能够保障基坑的稳定性、安全性;二是设计方案的优化，在一定程度上降低了投资成本，遵循了经济合理性原则;三是为基坑周围环境提供了保障，减少了工程事故的发生，极大程度上促进了环境效益、经济效益、社会效益的增加[2] 。
2 基坑支护优化的内容
就基坑支护来说，其优化内容主要包括三点，即优选基坑支护类型、优化支护结构、实时优化施工过程。具体来说，优选基坑支护类型，根据基坑的地质情况和周围环境等，综合考虑各种因素，选择最佳的支护类型;优化支护结构，其主要在选定的支护类型方案的基础上，对方案的细部（支护桩的桩径和桩距，支撑点的位置和层等）进行优化计算，该优化计算主要采用的方法是弹性抗力法，在已知支护系统位移、剪力、最大弯矩等参数的条件下，进行相应的计算，从而获得准确、有效的计算结果;实时优化施工过程，即在基坑支护的施工过程中，根据实时检测的信息进行合理的优化，从而保障施工的顺利、高效开展[3] 。
3 基坑支护方案的优化方法
对于基坑支护方案的优化，可以采用多目标模糊优化方法，对基坑支护方案的工期、造价、机械设备等方面进行评比和优选，从而找到最佳的支护方案。在实际的基坑支护设计中，应考虑多目标优化问题，因为部分目标存在矛盾，常常无法实现各目标的同步优化，因此，应对各个目标情况进行了解和掌握，从而获得一个适宜的优化方案。
四 结语
综上所述，基坑支护是工程项目建设的重要组成部分之一。选择适宜的基坑支护类型，加强基坑支护的设计方案和施工过程优化，极大程度上保障了基坑支护的质量，从而保障了工程项目的整体质量。
参考文献：
[1] 黄国海.建筑深基坑支护优化设计分析[J].工程建设与设计，2017（20）：11-12.
[2] 张勇.浅谈高层建筑基坑支护处理技术[J].中国住宅设施，2018（05）：119-120.
[3] 吴发坚.论深基坑支护技术方案优化设计[J].科技展望，2016，26（13）：148.
[4] 陈肇元，崔京浩主编.土钉支护在基坑工程中的应用（第二版）.北京：中国建筑 工业出版社，2000年
（作者单位：河北工程大学）