01.前言
基坑工程是集巖土工程和結(jié)構(gòu)工程為一體的系統(tǒng)工程，它的設計和施工過程一直是工程難點。
優(yōu)化是在考慮自身安全、周邊環(huán)境安全、投資等方面的前提下進行的。因此在設計和施工過程中多方面綜合對比優(yōu)化是極為重要的。
02.工程實例
廣州市某項目，建6棟56層住宅（高度約172.50m），1棟48層住宅（高度約150.00m），1棟30層公寓（高度約150.00m），1棟26層公寓（高度約131.80m）?；臃譃閮蓧K，北面地塊約19800㎡，周長約540m，南面地塊約14500㎡，周長約470m，基坑開挖深度均約8m。基坑所處地理位置周邊環(huán)境復雜，位于工業(yè)大道西側(cè)，鶴洞橋以南，珠江后航道以東，與廣州造船廠舊址隔江相望，地下管線鋪設錯綜復雜，且土質(zhì)含水量大，壓縮性高。
03.設計階段優(yōu)化
設計階段的優(yōu)化是深基坑設計中重要的一環(huán)，雖然它只是根據(jù)前期的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)等相關信息進行方案的優(yōu)化調(diào)整，但合理的優(yōu)化設計將直接減少施工動態(tài)優(yōu)化設計的工作量，規(guī)避風險，控制施工成本。
本工程施工地帶人口密集，車流量高，周圍建筑物密集。本工程建筑物設置三層地下室，基坑土方總量共約為32.5萬㎥，堆土面積合共約11.2萬㎥，基坑開挖前平整場地至絕對標高為12.00m。為保證施工質(zhì)量以及安全，基坑支護采用“分級放坡+坡面掛網(wǎng)噴錨硬化，局部區(qū)段采取土釘墻"的支護方案，然后根據(jù)實際情況對有需要的局部位置進行調(diào)整。
04.施工動態(tài)優(yōu)化設計
對深基坑進行優(yōu)化設計，應用新的技術和手段進行深化，同時及時收集實驗結(jié)果和施工中的反饋信息進行動態(tài)優(yōu)化設計，快速調(diào)整糾偏。因為由于糾偏措施實施時，費時、費力，要求操作人員必須能隨時判斷孔內(nèi)情況，對操作技工的要求較高。所以根據(jù)事實得到的反饋信息進行設計優(yōu)化、動態(tài)設計優(yōu)化，使得施工操作方便可行，經(jīng)濟合理，便捷施工，同時避免工期延誤，造成額外經(jīng)濟效益損失。
1、土釘墻優(yōu)化施工設計
按設計分層分段施工，為配合土方開挖與噴錨施工同步進行，開挖深度滿足鋼花管及松木樁施工要求，不得超過相應鋼花管及松木樁層距0.5米，沿基坑水平向不超過50米為一施工段。在施工過程中，在挖土過程中及時進行側(cè)壁的修補，保證垂直度滿足施工要求，同時此項工藝直接關系到面層噴射混凝土的質(zhì)量和材料耗用量，因此要嚴格按要求施工。但是由于土質(zhì)變化大，部分區(qū)段邊坡出現(xiàn)小范圍坍塌，補救后自穩(wěn)性能仍差，優(yōu)化設計采用超前錨桿進行加固支護。同時，施工段改為30米一段以保證邊坡安全和穩(wěn)定。對于局部土體已經(jīng)剝落的位置，采用土袋填充，隨后噴射混凝土封閉，在混凝土終凝后注漿填實。
在修好的坡面上及時進行綁扎網(wǎng)片固定在坡面的短鋼筋上，上下左右根對根搭接綁扎，兩點焊接。鋼筋網(wǎng)與土釘錨固裝置要連接牢固，面層混凝土用混凝土噴射機施噴，壓縮空氣機施噴氣壓2～5kg/c㎡，噴射混凝土發(fā)現(xiàn)鋼筋產(chǎn)生晃動，故采用鋼筋網(wǎng)片借助l字型錨頭及壓筋壓焊在土釘端部形成一體，同時視實際情況增加焊接點的數(shù)量。并在優(yōu)化施工后觀測土體的變形和位移，在容許范圍內(nèi)，各個節(jié)點受力效果效果好，結(jié)構(gòu)處于良好應力狀態(tài)。
2、土方開挖技術優(yōu)化措施
由于土質(zhì)含水量大，自穩(wěn)性能差，故設計機械挖土時，根據(jù)場地條件重新合理規(guī)劃運土路線，同時根據(jù)現(xiàn)場條件及時劃分整理地域，優(yōu)化設計采用溝端開挖和分段溝端開挖想配合的方法，以溝端開挖為主，當開挖寬度大，挖掘機不能一次開挖，可采用分段溝端開挖法，挖掘機從溝端倒退，逐漸向后一挖，傾卸汽車可停置在溝側(cè)，而且由于現(xiàn)場地形限制，汽車運土路線主要采用往復式路線運土，當運土便道全部修好后，可采用循環(huán)式路線的盡量采用循環(huán)式的運土路線。
當基坑開挖深度大于反鏟挖掘機最大挖土深度，采用分層挖土法時，原設計分層挖土需開設汽車運土上下坡度或棧橋，寬度一般為4m，坡度根據(jù)分層深度及汽車性能，層深在2m以內(nèi)時，坡道坡度為1:3~1:5；層深5m以內(nèi)時，坡道坡度為1:6~1:7，實際施工時南面地塊積水嚴重，上下坡度或棧橋改為6米寬，層深超過3.5米時，需要減緩坡度。同時，挖土時不直接挖至設計標高，視土質(zhì)松實情況預留虛高，以備修坡及壓實，對于挖方土側(cè)棄土位置，體積等等都及時進行調(diào)整。
3、樁基優(yōu)化設計
場地地貌類型屬珠江三角洲沖積平原和構(gòu)造剝蝕殘丘地貌，地形較平平坦，根據(jù)地質(zhì)反映資料（表1），設計使用旋挖樁。參考廣深相關工程經(jīng)驗，備用方案在場地打孔時發(fā)現(xiàn)巖層分布不均、巖面傾斜角無規(guī)律，顯各向異性分布，采用回轉(zhuǎn)鉆進出現(xiàn)孔斜的概率很大，則為保證垂直度，優(yōu)化設計采取合金套筒鉆頭環(huán)切糾偏。推薦使用yg8、yg11c、yg15等系列型號合金鉆頭先后試驗，若成孔效果均不理想，則采用硬度為88hra抗彎強度為2600mpa的yg系列粗顆粒合金鉆頭。
實驗取樣分析后發(fā)現(xiàn)基巖為極軟巖（表2），并考慮含水量高，基坑邊坡自穩(wěn)性差，旋挖機布置運輸不易，故加大試驗采樣密度，確定場地巖層皆容易成孔，樁基持力層位置好，故改為經(jīng)濟合理且沖擊較小的人孔挖樁。工程樁樁徑均為ф1200㎜、ф1400㎜、ф1600㎜樁頂標高根據(jù)實際承臺高度調(diào)整。樁端設有擴大頭，工程樁樁凈長為6.3m到14.7m，樁端持力層均為微風化巖，巖石天然濕度單軸極限抗壓強度為15mpa（微風化粉砂巖）/20 mpa（微風化砂礫巖）,且樁端全截面嵌入該巖層內(nèi)大于或等于500㎜。個別樁在樁身最大彎矩處采用局部加密配筋優(yōu)化的樁錨支護結(jié)構(gòu)。
4、根據(jù)環(huán)境進行的優(yōu)化措施
收集類似復雜環(huán)境條件下的深基坑設計方案，做好本施工的信息收集及動態(tài)優(yōu)化設計。曾有珠海城廣場基坑，在施工過程中發(fā)現(xiàn)巖面傾斜，產(chǎn)生了較大的位移后對部分區(qū)域進行預應力錨索加固，但是加固范圍只是南部西側(cè)的20-30米，加固范圍太少，在2005年7月21日基坑南邊人工挖孔樁及噴錨面交界處，人工挖孔樁擋土樁樁身出現(xiàn)豎向裂縫，之后縫錨索夾片破壞造成大面積坍塌。
在北基坑場地東側(cè)靠近馬路，同時也是建筑物密集區(qū)，對實際土質(zhì)狀況、周圍車流量、車型等等的信息收集，匯總可以發(fā)現(xiàn)，該段車流量大，每日可達8-10萬車次/日，擁堵指數(shù)達4.9，同時大型車輛量占比也高，因此承受活動荷載較多。為避免對周圍建筑產(chǎn)生影響造成事故，對施工設計方案進行優(yōu)化。除原有設計支護手段外，另采取增加錨桿數(shù)量的措施，將錨桿間距加密為500㎜，情況較差時，先采用φ60鋼管臨時立柱進行支頂，間距為1.0m。除此之外，地面加強措施為在基坑周邊5.0m范圍內(nèi)采用注漿進行加固土體，地面注漿材料采用純水泥漿，注漿壓力0.5～1.0mpa，土體加固深度為8.0m。
5、根據(jù)地層變化的優(yōu)化設計
在施工時，在實際場地中遇到打孔難的問題，成孔孔位在于化設計中進行局部調(diào)整，成孔角度，在遇到障礙物時，也進行微調(diào)。挖土時分層開挖，嚴格控制每層開挖深度，根據(jù)土樣的不同調(diào)整首次開標高和二次開標高，基坑底部遇到粉砂和細砂層，要嚴格控制砂層含水量，防止過大和過小，根據(jù)實際情況，減少開挖深度和范圍，必要時在原設計土釘之間增加短錨桿，若中粗砂含量大，可以設置超前素水泥小樁等措施。因土體含水量大或卵石中出現(xiàn)的不能成孔情況，可采用φ50鋼管替代釘桿，壓力注漿形成錨釘，避免挖孔樁成吊腳樁。
05.結(jié)語
隨著城市化建設的加速，開發(fā)城市地下大空間的任務越來越重，由于建筑場地和周邊環(huán)境的復雜性，結(jié)合當?shù)厥┕そ?jīng)驗，通過采用超前錨桿的優(yōu)化設計對部分坍塌邊坡進行加固支護，采用分段溝端倒退開挖，運土車采用循環(huán)式運土路線，極大地加快了運土效率。在巖面傾斜角無規(guī)律，鉆孔旋挖時極易造成孔偏斜的情況下，優(yōu)化采取合金套筒鉆頭環(huán)切糾偏，經(jīng)取樣分析基巖為極軟巖，場地極易成孔進而優(yōu)化改進成經(jīng)濟合理且沖擊較小的人孔挖孔樁，在周圍有密集建筑群及有活動荷載較大的情況下，采取基于場地環(huán)境的加固處理避免受力不均加固不到位的事故發(fā)生。通過分層放坡開挖，調(diào)整每層開挖標高、控制含砂層含水率、使用土釘加錨桿或使用鋼管超前注漿等方法進行優(yōu)化設計。通過各種優(yōu)化設計在保證基坑安全的前提下旨在有效控制基坑開挖過程中產(chǎn)生的變形,簡化施工工序,有效節(jié)約建設資金和時間?？蔀轭愃乒こ虄?yōu)化設計提供參考和借鑒。