【摘要】随着城市化进程的加快，土地资源紧缺的问题日益严峻，要求利用高层建筑或地下空间解决人地资源矛盾问题。然而实际施工过程中往往面临极为复杂的深基坑工程，不仅对施工技术具有较高的要求，还需掌握相关结构以及岩土等理论内容，以此避免工程事故的发生。本文主要对支护结构优化的相关概述、优化深基坑支护结构中存在的问题以及完善深基坑支护细部结构优化的具体路径进行探析。
【关键词】深基坑；支护细部结构；优化；应用
前言：作为一项复杂的系统工程，深基坑工程在稳定性与可靠性都方面很大程度受支护方案的设计是否合理而影响，很多方案中存在极小误差便可使基坑出现失稳并增加工程造价等问题。对此对支护细部结构优化过程中应考虑到施工环境与施工状况，实现工期缩短并使造价得以节约的目标。然而现行优化支护结构方面仍存在一定的不足，需在此基础上采取相应的优化措施以使设计质量得以提高。
一、支护结构优化的相关理论概述
对深基坑支护的概念，根据以往学者研究可将其概括为利用支挡方式实现对深基坑周边环境的保护以及侧壁的加固。目前支护结构在深基坑中的应用若从结构原理或应用材料性质角度，主要可划分为边坡稳定式、水泥土挡墙式以及板墙与排桩式三类支护体系，需在设计与开挖中以工程实际情况包括经济因素、环境因素、地质气候条件、材料应用以及施工技术等进行结构型式的合理选择。同时需提及的是在设计支护结构方面首先需做好方案的优化工作，其具体指为根据深基坑设计要求与施工目标等进行方案的确定。目的在于深基坑工程中关于支护结构方面在选择过程中存有许多制约因素，无法利用普通施工中根据费用最低的要求进行决策，因此引入多目标决策模糊方式进行方案的优选。在完成方案确定后，具体施工前还需保证地下水位至少保持在基坑底1.0m以下，同时设置相应的支撑靠梯，避免存在踩踏支撑进行作业的情况[1]。
二、优化支护细部结构中存在的主要问题
尽管现阶段我国在深基坑支护技术方面已逐渐趋于完善，且从许多相关理论内容与实践中都可寻找相关的优化方法与模型。但从整体深基坑工程方面因支护结构的不合理设计仍会出现较多的安全事故问题，其原因在于支护技术方面存在一定的不足，具体表现在以下几方面。
（一）优化细部结构设计方面存在的弊端
优化细部结构过程中若以数学语言进行描述主要需考虑到如何选取变量、构建目标函数并确定相关的约束条件等内容。但如前文所述深基坑支护结构本身受较多不确定因素影响，设计中存有许多离散变量，一定程度上使优化过程中易出现组合爆炸问题。为简化优化细部结构设计过程，通常需利用基本李学内容对其分析，这就要求充分考虑支护结构的安全性、土压力等内容，将造价最后为设计的主要目标进行函数的优化，以此得出相应的设计模型。由此可看出，该过程在实际操作过程中需考虑许多学科内容且涉及极为繁琐的计算过程，是细部结构设计优化的难点所在。
（二）深基坑支护方案存在的问题
深基坑支护的合理设计要求提供符合施工要求的具体方案。以往许多设计人员与学者在此方面提出极多理论性极强的设计模型与方法，要求施工决策人员与操作者需掌握更多学科内容，不具备较强的实用性，导致具体设计过程中仍以工程人员依靠个人经验进行具体判断。同时在支护方案构建方面，虽然关于细部结构如何进行优化设计已提出许多策略，但如何构建深基坑支护方案集仍不完善，其要求实际施工时对施工相关条件如水文地质条件、经济因素以及环境因素考虑其中。因此，深基坑支护方案的缺失或不完善成为制约细部结构优化的主要问题[2]。
三、完善支护细部结构优化的具体路径
（一）对优化细部结构的内容与设计原则进行明确
在优化内容方面，完成支护方案确定后主要优化设计相关的支护参数，如施工方案中体现的锚支护，在细部优化中便需对锚杆的具体设计位置、桩距数等内容进行体现并优化。而在设计原则方面，要求满足相关施工规范标准的基础上，注重对支护结构的相关设计要求如强度、滑动位移以及沉陷等考虑其中。同时需对支护高度与基坑平面位置进行确定，分析如何利用当前技术优化相关的支护参数等。
（二）优化细部结构设计的路径
优化过程中主要从四方面进行，即：首先，进行设计变量的选择。要求将趁机坑支护结构的相关参数如结构形状、尺寸等内进行分析，将变量数量作为优化细部结构设计的准数。其次，进行目标函数的确定。目标函数的确定要求立足于优化设计的主要目标对工程完成准确定位，如其中是否满足经济型目标或结构位移偏量的控制等方面，需通过目标函数进行体现。再次，做好约束条件的明确工作。具体将设计变量在去职过程中限定在一定区间范围内，保证设计时符合约束条件要求。最后，设计模型的构建。在完成选取设计变量、确定目标函数与约束条件的基础上便需进行细部结构优化相关模型的构建，使其在符合约束条件要求时保证目标函数中的相关数值为最优，可采用最大值或最小值对最优值进行描述，以该设计模型为指导完成具体设计过程[3]。
（三）具体工程实例分析
以我国某地区工程为实例，其场地地面标高大约在46.65m左右，且地下室埋深为24.8m。根据实际勘测调查，场地在地震设防烈度方面控制在8度，被划入第一组地震分组，综合分析该场地为能够建设的一般性场地。而在水文地质方面，通过勘察结果得出地下水在30.0m之内可细化为三层，其中一层在埋深方面为4.80m左右，属上层滞水。第二层在埋深方面约为19.10m左右，属潜水，多以大气降水为补给方式。第三层埋深则在23.41m左右，主要以卵石层为主，分析其可能向承压水方面进行转变。完成勘察与分析过程后便进行深基坑支护方案的确定，首先在护坡桩方面将预搅拌混凝土应用其中并利用旋挖钻机完成成孔过程。其次在预应力锚杆方面，要求结合国内与进口锚杆钻机完成成孔过程，并对成孔直径进行控制。最后利用桩间土支护的方式，将钢板网片在表面进行铺设，在其中植入短锚筋，并完成混凝土的喷射过程。但注意该过程实施前需做好喷射厚度与钢筋直径的计算等。完成支护方案设计后，便需优化细部结构的设计，针对该工程实际情况，在支护方案中主要考虑护坡桩问题，将5道预应力锚干设置其中，在支护高度方面设计为24.80m，并对桩顶设计的标高、护坡桩桩径以及混凝土强度等方面严格控制。通过优化设计后，发现在支撑道数不变的情况下可优化支撑位置，且通过桩间距的控制无需利用过多配筋量，很大程度上减少施工成本，具有明显的优化效果[4]。
结论：支护结构的优化是保证深基坑整体结构设计合理的重要途径。实际优化设计过程中应正视深基坑支护结构优化的内涵，立足于当前优化设计过程中存在的不足，在此基础上通过方案的确定、变量的选择、目前函数的确定以及相关模型的构建完成优化设计的具体计算，通过文中的实例也充分说明在保证设计方案等合理的情况下，只需探求其中既可满足经济效益提高又符合结构安全标准的平衡点，便可实现支护细部结构优化的目标。
参考文献：
[1]丁敏. 深基坑支护细部结构优化及应用分析[D].重庆大学，2012.
[2]潘威，赵轩.深基坑支护细部结构优化及应用分析[J].建设科技，2015，07：109-110.
[3]王永刚. 深基坑支护结构优化设计方法研究及应用[D].中南大学，2010.
[4]朱玉.浅析深基坑支护细部结构的优化策略[J].科技致富向导，2014，15：154+213.
【关键词】深基坑；支护细部结构；优化；应用
前言：作为一项复杂的系统工程，深基坑工程在稳定性与可靠性都方面很大程度受支护方案的设计是否合理而影响，很多方案中存在极小误差便可使基坑出现失稳并增加工程造价等问题。对此对支护细部结构优化过程中应考虑到施工环境与施工状况，实现工期缩短并使造价得以节约的目标。然而现行优化支护结构方面仍存在一定的不足，需在此基础上采取相应的优化措施以使设计质量得以提高。
一、支护结构优化的相关理论概述
对深基坑支护的概念，根据以往学者研究可将其概括为利用支挡方式实现对深基坑周边环境的保护以及侧壁的加固。目前支护结构在深基坑中的应用若从结构原理或应用材料性质角度，主要可划分为边坡稳定式、水泥土挡墙式以及板墙与排桩式三类支护体系，需在设计与开挖中以工程实际情况包括经济因素、环境因素、地质气候条件、材料应用以及施工技术等进行结构型式的合理选择。同时需提及的是在设计支护结构方面首先需做好方案的优化工作，其具体指为根据深基坑设计要求与施工目标等进行方案的确定。目的在于深基坑工程中关于支护结构方面在选择过程中存有许多制约因素，无法利用普通施工中根据费用最低的要求进行决策，因此引入多目标决策模糊方式进行方案的优选。在完成方案确定后，具体施工前还需保证地下水位至少保持在基坑底1.0m以下，同时设置相应的支撑靠梯，避免存在踩踏支撑进行作业的情况[1]。
二、优化支护细部结构中存在的主要问题
尽管现阶段我国在深基坑支护技术方面已逐渐趋于完善，且从许多相关理论内容与实践中都可寻找相关的优化方法与模型。但从整体深基坑工程方面因支护结构的不合理设计仍会出现较多的安全事故问题，其原因在于支护技术方面存在一定的不足，具体表现在以下几方面。
（一）优化细部结构设计方面存在的弊端
优化细部结构过程中若以数学语言进行描述主要需考虑到如何选取变量、构建目标函数并确定相关的约束条件等内容。但如前文所述深基坑支护结构本身受较多不确定因素影响，设计中存有许多离散变量，一定程度上使优化过程中易出现组合爆炸问题。为简化优化细部结构设计过程，通常需利用基本李学内容对其分析，这就要求充分考虑支护结构的安全性、土压力等内容，将造价最后为设计的主要目标进行函数的优化，以此得出相应的设计模型。由此可看出，该过程在实际操作过程中需考虑许多学科内容且涉及极为繁琐的计算过程，是细部结构设计优化的难点所在。
（二）深基坑支护方案存在的问题
深基坑支护的合理设计要求提供符合施工要求的具体方案。以往许多设计人员与学者在此方面提出极多理论性极强的设计模型与方法，要求施工决策人员与操作者需掌握更多学科内容，不具备较强的实用性，导致具体设计过程中仍以工程人员依靠个人经验进行具体判断。同时在支护方案构建方面，虽然关于细部结构如何进行优化设计已提出许多策略，但如何构建深基坑支护方案集仍不完善，其要求实际施工时对施工相关条件如水文地质条件、经济因素以及环境因素考虑其中。因此，深基坑支护方案的缺失或不完善成为制约细部结构优化的主要问题[2]。
三、完善支护细部结构优化的具体路径
（一）对优化细部结构的内容与设计原则进行明确
在优化内容方面，完成支护方案确定后主要优化设计相关的支护参数，如施工方案中体现的锚支护，在细部优化中便需对锚杆的具体设计位置、桩距数等内容进行体现并优化。而在设计原则方面，要求满足相关施工规范标准的基础上，注重对支护结构的相关设计要求如强度、滑动位移以及沉陷等考虑其中。同时需对支护高度与基坑平面位置进行确定，分析如何利用当前技术优化相关的支护参数等。
（二）优化细部结构设计的路径
优化过程中主要从四方面进行，即：首先，进行设计变量的选择。要求将趁机坑支护结构的相关参数如结构形状、尺寸等内进行分析，将变量数量作为优化细部结构设计的准数。其次，进行目标函数的确定。目标函数的确定要求立足于优化设计的主要目标对工程完成准确定位，如其中是否满足经济型目标或结构位移偏量的控制等方面，需通过目标函数进行体现。再次，做好约束条件的明确工作。具体将设计变量在去职过程中限定在一定区间范围内，保证设计时符合约束条件要求。最后，设计模型的构建。在完成选取设计变量、确定目标函数与约束条件的基础上便需进行细部结构优化相关模型的构建，使其在符合约束条件要求时保证目标函数中的相关数值为最优，可采用最大值或最小值对最优值进行描述，以该设计模型为指导完成具体设计过程[3]。
（三）具体工程实例分析
以我国某地区工程为实例，其场地地面标高大约在46.65m左右，且地下室埋深为24.8m。根据实际勘测调查，场地在地震设防烈度方面控制在8度，被划入第一组地震分组，综合分析该场地为能够建设的一般性场地。而在水文地质方面，通过勘察结果得出地下水在30.0m之内可细化为三层，其中一层在埋深方面为4.80m左右，属上层滞水。第二层在埋深方面约为19.10m左右，属潜水，多以大气降水为补给方式。第三层埋深则在23.41m左右，主要以卵石层为主，分析其可能向承压水方面进行转变。完成勘察与分析过程后便进行深基坑支护方案的确定，首先在护坡桩方面将预搅拌混凝土应用其中并利用旋挖钻机完成成孔过程。其次在预应力锚杆方面，要求结合国内与进口锚杆钻机完成成孔过程，并对成孔直径进行控制。最后利用桩间土支护的方式，将钢板网片在表面进行铺设，在其中植入短锚筋，并完成混凝土的喷射过程。但注意该过程实施前需做好喷射厚度与钢筋直径的计算等。完成支护方案设计后，便需优化细部结构的设计，针对该工程实际情况，在支护方案中主要考虑护坡桩问题，将5道预应力锚干设置其中，在支护高度方面设计为24.80m，并对桩顶设计的标高、护坡桩桩径以及混凝土强度等方面严格控制。通过优化设计后，发现在支撑道数不变的情况下可优化支撑位置，且通过桩间距的控制无需利用过多配筋量，很大程度上减少施工成本，具有明显的优化效果[4]。
结论：支护结构的优化是保证深基坑整体结构设计合理的重要途径。实际优化设计过程中应正视深基坑支护结构优化的内涵，立足于当前优化设计过程中存在的不足，在此基础上通过方案的确定、变量的选择、目前函数的确定以及相关模型的构建完成优化设计的具体计算，通过文中的实例也充分说明在保证设计方案等合理的情况下，只需探求其中既可满足经济效益提高又符合结构安全标准的平衡点，便可实现支护细部结构优化的目标。
参考文献：
[1]丁敏. 深基坑支护细部结构优化及应用分析[D].重庆大学，2012.
[2]潘威，赵轩.深基坑支护细部结构优化及应用分析[J].建设科技，2015，07：109-110.
[3]王永刚. 深基坑支护结构优化设计方法研究及应用[D].中南大学，2010.
[4]朱玉.浅析深基坑支护细部结构的优化策略[J].科技致富向导，2014，15：154+213.