深基坑排樁錨桿支護與穩定計算

劉冒佚，周進

（1重慶市設計院，重慶400015；2重慶大學土木工程學院，重慶400045）

深基坑排樁錨桿支護與穩定計算

劉冒佚1，周進2

（1重慶市設計院，重慶400015；2重慶大學土木工程學院，重慶400045）

1 深基坑的發展及支護原理

為了節省土地，充分利用地下空間，地下建筑及隧道等工程大幅增加，而諸如地下室、地下商場、地下車庫、地鐵站等工程施工都會面臨深基坑問題，而且基坑開挖越來越深，深基坑工程越來越多；同時，密集的建筑物，大深度基坑周圍的復雜地下設施，都使得深基坑支護問題愈來愈重要[1][2]。對此，需要認識支護結構的特點，并根據現場條件和地質條件，選擇合適的基坑支護方案。

深基坑支護結構的主要作用是用來承受坑壁土和水產生的水平壓力。其技術原理是依靠支護結構進入坑地土層中部分的水平阻力(懸臂式支護)以及在支護結構上部的拉錨或支撐(錨拉式支護)來保護支護土壁的穩定，以保證在基坑挖土期間擋土、擋水，保證基坑開挖和基礎(地下室)結構施工能安全、順利進行[3]。

2 深基坑支護方案及土壓力計算

以位于重慶渝北經濟技術開發區的3棟33層框剪結構高層為例，其基礎采用后壓漿灌注樁，擬建場地地貌單元為騎馬山山前沖積平原，地層為第四紀地層，主要為雜填土、粉土、粉質粘土及部分粉砂，場地地層分部較穩定；場地地下水屬第四系孔隙潛水，靜止水位埋深1.0m～1.2m，水位標高3.17m～3.60m。基坑周長約20×16m，最大開挖深度9m。基坑西側距西二路28m，南側距高層建筑物（樁基礎）30m，東側距5層建筑物（筏板基礎）11m，北側距4層建筑物距離15m。場地巖土工程地質條件如表1所示。

2.1 支護方案

根據該地區的地質條件及當地的工程經驗決定采用鉆孔灌注樁做排樁及排樁錨桿聯合支護的模式，同時由于該工程周邊地下水位較淺，所以在排樁外兼做深層攪拌樁作為止水帷幕。排樁錨桿支護模式具有施工簡便，經濟效益較好，對周圍環境影響較小的優點[4]。排樁錨桿支護采用雙軸水泥土攪拌樁，直徑700㎜，樁間搭接200mm，采用42.5#普通硅酸鹽水泥做固化劑，水灰比控制在0.5，水泥摻入比為18%（其中取r=19kN/m3,），止水帷幕沿基坑邊布置雙排，局部單排，內側增加高壓旋噴樁，高壓旋噴樁徑600㎜，樁間搭接200mm，采用42.5#普通硅酸鹽水泥做固化劑，水灰比控制在1，水泥摻入比為30%（見圖1）。

表1 場地巖土地質條件

圖1 排樁支護方案簡圖

2.2 土壓力計算

根據土壓力計算采用朗肯土壓力理論，矩形分布模式，粘土層采用水土合算，非粘土采用分算[5]。求支撐軸力是用等值梁法，對凈土壓力零點求力矩平衡而得。樁長是根據樁端力矩求出，并應滿足抗隆起及整體穩定性要求，各段的抗隆起、整體穩定性驗算、位移計算詳見點電算結果。

根據設計基坑排樁四周巖土的性質，結構面的分布形式，土層松散程度來定性該排樁是彈性樁。

β為樁的變形系數，以m-1計，按下式計算

式中，

m-水平方向地基系數隨深度而變化的比例系數（kN/m4），Bp-樁的正面計算寬度（m），

E-樁混凝土的彈性模量（kPa），I-樁的截面慣性矩（m4），h2-滑動面以下樁的長度（m）。

計算時，不考慮支護樁體與土體的摩擦作用，且不對主、被動土壓力系數進行調整，僅作為安全儲備處理。計算所得土壓力系數如表2所示。

表2 土壓力系數

土壓力的計算結果如圖2所示。

設計結果如圖3所示。

圖3 地表沉降圖

3 排樁設計計算及穩定性驗算

3.1 樁身尺寸及錨桿內力

排樁內側與排樁外側的內力采用彈性法和經典算法所得的最大內力如表3所示，根據以上所計算出的土壓力值可以得出，基坑內側允許最大彎矩111.81kN.m，基坑外側允許最大彎矩48.01kN.m，最大剪力83.50kN。

表3 內力取值

錨桿參數及內力如表4和表5所示。

3.2 深基坑整體穩定驗算

抗傾覆安全系數:

Mp——被動土壓力及錨桿力對樁底的彎矩,其中錨桿力由等值梁法求得；

Ma——主動土壓力對樁底的彎矩；

Ks=1.579>=1.200,滿足設計要求。

圖2 土壓力計算圖（單位kPa）

4 結論

該文對深基坑支護結構的工作原理，支護系統以及常見的深基坑支護結構類型進行了總結。不同的支護類型適合于不同的條件，樁錨結構是在深基坑工程應用最廣泛的，這基于它在深基坑支護中具有施工簡便，經濟效益較好，對周圍環境影響較小的特點和優勢。并在深基坑支護結構設計時依據不同的地基情況采用不同的地基抗力計算方法，并通過工程實例加以證明。

表4 錨桿參數

表5 錨桿內力

[1]劉俊巖.深基坑工程[M].北京:中國建筑工業出版社，2001：233

[2]秦惠民，葉政青.深基坑施工實例[M].北京:中國建筑工業出版社，1992：145-148

[3]陳肇元.土釘支護在深基坑工程中的應用[M].北京:中國建筑工業出版社，1997：45

[4]司徒廣.基礎工程的降水[M].北京：中國建筑工業出版社，1993：102-105

[5]王士川,李惠民,胡長鳴,等.施工技術[M].冶金工業出版社,2003：176-181

責任編輯：李紅

Pilesand anchor Supportof Deep Foundation Pitsand Stability Calculations

深基坑支護是基坑在較深空間下開挖，但空間限制不允許放坡而只能采用支護結構保護下進行垂直開挖的設計方法和施工技術。深基坑通過采用鉆孔灌注樁做排樁及排樁錨桿聯合支護的模式，并采用m法計算地基抗力，表明排樁支護在深基坑支護中具有施工簡便，經濟效益較好，對周圍環境影響較小的特點。

深基坑；排樁支護；穩定計算

Deep foundation pits are p laced in deep underground and need to be excavated.But there is no enough room for slope or there are buildings, underground pipelines and roads nearby so only design and construction technology of vertical excavation under the protect of supporting structure works.The authorsmake row pilesby using cast-in-situ bored piles for this deep foundation pitand row pileswork w ith anchor support,and calculate foundation resistancebym(-)method.The resultshow s that row piles in deep foundation pitsupportareeasily hand led,efficient,and have little impact on the surrounding environment.

deep foundation pit;row piles;anchorsupport;stability calculation

TU 473

A

1671-9107（2012）06-0048-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.06.048

2012-05-07

作者介紹：劉冒佚（1985-），男，重慶榮昌人，學士，助理工程師，主要從事結構工程設計。