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深基坑工程的三级优化设计和优化设计流程介绍

基坑优化 1378 2021-03-30 16:29:30

一个正确的深基坑工程设计,既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制结构和周围土体的变形,以保障周围环境的安全。在安全的前提下设计合理可以达到节约造价、方便施工、缩短工期的目的。


深基坑工程的优化设计主要从以下四个方面进行

(1)技术的可靠性、先进性以及施工工艺的可行性。

(2)经济效益。

(3)环境影响。

(4)工期。


深基坑工程的优化设计按其阶段不同,可分为三级优化:系统优化、设计计算优化和动态反演分析优化(包括信息化施工)。

1、系统优化,也即方案优化,是指根据某一深基坑工程所要达到的目标而优选出一个最佳方案。

2、设计计算优化是在支护系统确定后,对具体方案的细部进行优化计算,如锚杆或支撑点的位置和层数、支护桩的桩径和桩距等优选,优化目标是使深基坑工程总体造价为最小,设计计算优化问题是有约束极小化问题,目标函数为整个支护结构的材料总价值函数,约束包括支撑位置的限定、桩顶端或坑壁坡顶最大位移的限制等等。

3、动态反演分析优化是在相同工程及地层条件下,通过利用当前施工阶段量测到的全量或增量信息,来反求地层性态参数和初始应力状态,进而达到准确预测相继施工阶段的岩土介质和结构的力学状态响应",为施工过程的实时模拟、设计验证和修改提供可靠依据,其中包含了目前常用的信息化施工方法。


深基坑支护工程系统优化包括深基坑支护工程的概念设计、支护结构和地下水处理以及周边环境保护等方案的优选。它是整个深基坑支护工程优化设计的第一步,也是最重要的一步。


基坑支护系统设计首先应着眼于概念设计,着眼于可行方案的筛选与优化。深基坑支护工程的概念设计是深基坑支护工程的一种整体设计思想,也是面向问题的方案设计方法。具体来说,这种方法包含两个方面的意义∶

(1)从需要解决的关键问题入手,针对具体深基坑支护工程的几何特征、土层特征、地下水特征和环境特征,进行方案的优选。

(2)从定性的概念出发,确立下一步设计时采用的土压力模式、地下水作用模式和支护结构计算方法。


如有的工程主要是渗流破坏,有的则主要是深厚软土层的整体失稳或支护结构的大变形对周边环境的不良影响等等,抓住关键问题,在定性分析的基础上确立具体问题的对策措施。


由于深基坑支护工程是一门实践性很强、比较复杂的综合工程,某些理论和计算方法还不能正确地反映实际施工工况、模拟施工过程。


再者,岩土材料具有一定的"不确定性"和"地域性",因此,建立在"经验法则"基础上的工程类比方法和"专家系统"是深基坑工程概念设计的主要途径,信息化施工法是深基坑工程概念设计在施工过程中的必然延伸。下图为深基坑工程优化设计流程图。

深基坑工程优化设计流程图


影响深基坑支护方案的因素众多,并且各因素之间相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用,很难用技术可行等约束条件和费用最低的单目标优化准则做出最佳决策。深基坑工程支护方案的优选是一个多目标的决策问题,根据"最优化原则"求解是一种理想的途径。但实践表明,"最优化原则"求解是一种理想原则,现实中并不存在,决策者由于受到认识上的限制,不可能知道他们的决策所产生的全部结果;由于决策环境的日益复杂和决策因素的日益增多,决策者也不可能了解全部的决策方案;另外,由于人力、物力和财力的限制,也不可能将所有方案一一进行比较。因此,在优化中采取"满意化原则"对深基坑工程支护方案进行优选才是一种现实原则。




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泰兴振宇大厦项目观摩会上,他们为这项基坑支护工程点赞!


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