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1、第20卷第2期岩石力学与工程学报20(2):248~2512001年3月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMarch,2001深基坑工程设计的优化原理与途径徐杨青(煤炭部武汉设计研究院武汉430070)摘要论述了深基坑工程的优化设计原理,提出了面向问题的深基坑工程设计思想及深基坑工程优化设计的主要途径和方法。关键词深基坑工程,优化设计,概念设计,面向问题分类号TU433文献标识码A文章编号1000-6915(2001)02-0248-04优化设计。本文着重从深基坑工程的整体设计思路1前言系统上,提出
2、了深基坑工程优化设计的原理和若干途径。随着我国国民经济和城市建设的高速发展,城市建设用地的局限性、周边环境的严峻性,以及深基2优化设计原理坑工程在开挖和维护过程中所涉及问题的复杂性和不确定性,使深基坑工程成为一个极具挑战性、高风深基坑工程的优化设计主要从以下4个方面进险性、高难度的岩土工程技术课题。从某种意义上来行:(1)技术的可靠性、先进性以及施工的可行性;说,深基坑工程是一个复杂的系统工程,这是因为:(2)经济效益;(3)环境影响;(4)工期。第一,深基坑工程涉及面大、广,影响因素众深基坑工程的优化设计按其阶段不同,可分为多。三级优化:系统优化、设计计算优化和反演分析优化第二,深
3、基坑工程由挡土、支护、防水、降水和(信息化施工)。系统优化,也即方案优化,是指根据土方开挖等环节连环构成,任何一个环节失控,都可某一深基坑工程所要达到的目标而优选出一个最佳能酿成工程事故。方案。设计计算优化是在支护系统确定后,对具体方第三,深基坑工程不仅仅是一个简单的孤立的案的细部进行优化计算,如锚杆或支撑点的位置和支护工程,深基坑自开挖之日起,其支护体系、施工层数、支护桩的桩径和桩距等优选,优化目标是使深过程和维护过程就与周边环境不断地相互影响、相基坑工程总体造价为最小,设计计算优化问题是有互作用。约束极小化问题,目标函数为整个支护结构的材料目前,在实际工程中,还存在着两种极端的现总
4、价值函数,约束包括支撑位置的限定、桩顶端或坑象:一是由于设计和施工方面的原因而导致深基坑壁坡顶位移的要求等等。已有文[1]进行论述,本文工程事故,造成重大经济损失,特别是引起基坑周边不再赘述。的建筑物、道路以及水、电、煤气管网等生命线工程深基坑工程系统优化包括深基坑工程的概念设的破坏;二是支护选型和设计极为保守,造成浪费。计、支护结构和地下水处理以及周边环境保护措施后者往往更加难以引起人们的注意。在深基坑工程等方案的优选。它是整个深基坑工程优化设计的第招标中,各投标单位由于采用支护和设计方法的不一步,也是最重要的一步。基坑支护系统设计首先应[2]同,报价相差一倍以上的情况并不鲜见。因此
5、,如何着眼于概念设计,着眼于可行方案的筛选与优化。使得深基坑工程做到安全、经济,就成为目前一个急深基坑工程的概念设计是深基坑工程的一种整体设待解决的课题。计思想,也是面向问题的方案设计方法。此种方法是一个深基坑工程需要一个真正优秀的方案,即从解决问题的关键入手,针对深基坑的几何特征、土2000年4月30日收到初稿,2000年7月27日收到修改稿。作者徐杨青简介:男,35岁,硕士,1986年毕业于长春地质学院工程地质专业,现任高级工程师,主要从事地基处理、深基坑支护工程的设计、研究和管理工作。第20卷第2期徐杨青.深基坑工程设计的优化原理与途径249层特征、地下
6、水特征和环境特征,进行方案的优选;桩排+锚杆悬臂桩排从定性的概念出发,确立下一步设计时采用的土压边坡喷锚固双排桩地下连续墙水泥土挡墙桩排+内支力模式、地下水作用模式和支护结构计算方法。如无支护或简单护面的放坡方案最为经济,如果有的工程主要是渗流破坏,有的则主要是深、厚、软场地空间允许且无深厚软土,应优先考虑。当基坑土层的整体失稳或支护结构的大变形对周边环境的开挖深度>5m时,考虑到放坡增加的土方开挖、外不良影响等等。抓住问题的关键,在定性分析的基运费用以及地下室周边回填费用,有时采用放坡方础上确立具体问题的对策措施。由于深基坑工程是案反而不一定比喷锚网支护方案经济。这时可考虑一
7、门实践性很强、比较复杂的综合工程,目前,一方采取联合支护型式,如基坑边坡上段适度放坡,下面存在着实践超前于理论的现象,如一些新技术新段采用喷锚网支护。喷锚网支护作为一种岩土原位工法的应用以及复杂地质条件下深基坑的开挖和施加固技术,近几年来在北京、武汉、深圳等地深基坑工;另一方面某些理论和计算方法又不能正确地反工程中得到了广泛的应用,它是由喷射混凝土面层、映实际施工工序、模拟施工过程。再者,岩土材料具锚杆、钢筋网等联合组成的支护结构,通过对土体有
