長春賽德購物中心基坑工程設計研究

（長春建筑學院，吉林 長春 130000）

長春賽德購物中心基坑工程設計研究

董曉琳

（長春建筑學院，吉林 長春 130000）

論文以長春市賽的購物中心基坑工程為研究案例，在分析各類支護結構特點的基礎上，針對具體的工程條件和場地工程地質條件，尋求適用于本工程施工的的基坑支護方案，并進行了支護結構的詳細設計計算、穩定性分析。

基坑；穩定性；變形分析

1 前言

為了保護城市基坑工程周圍環境的要求，基坑工程的設計應從傳統的強度控制設計轉變為變形控制設計，基坑的設計與施工必須密切結合，采用考慮時空效應的基坑施工方法，基坑工程的主動土壓力不是固定不變的，而是變化的。為了準確預測和計算基坑的變形，必須重視工程實踐，提倡利用現場測試的資料來反分析基坑設計所需要的計算參數。

2 工程概況

本文研究的場地位于長春市東部經濟技術開發區賽德廣場東北角，場區地勢較為平坦，標高在199.1-200.97，高差1.87米。周邊環境如圖1所示。

3 支護設計

3.1 支護方案的選擇

在選擇支護類型的時候，應該根據工程規模、主體工程特點、場地條件、環境保護要求、巖土工程勘察資料、土方開挖方法以及地區工程經驗等因素。經綜合分析比較在確保安全可靠的前提下，選擇切實可行、經濟合理的方案。

綜合以上方面，對基坑支護類型選擇進行如下分析：

本基坑周邊環境是兩面臨路，兩面臨建筑物，臨路的兩面距路的距離較大，但因施工材料堆放與施工場地需要，還不能選擇放坡開挖；在臨建筑物的北側，距離較大，因有一條小馬路和修建施工宿舍，因此也不能放邊開挖；臨建筑物的東側，因距建筑物只有5米左右，因此不能放坡開挖。

基坑開挖深度10米，且土層強度比較高，可選擇懸臂樁、單支點樁錨，土釘墻進行支護。據長春市基坑支護的經驗，懸臂樁、單支點樁錨支護造價與工期都高于土釘墻支護，因此可選擇土釘墻支護方法。

因基坑東側距建筑物近，為保障基坑的安全，采用復合土釘墻支護，因基坑開挖深度不大，可采用一層錨桿與釘的組合。另外為保障北側建筑物與小馬路和臨時宿舍的安全也采用復合土釘墻支護。

3.2 支護結構的設計

基坑北側和東側因有建筑物且距離較近，為保證基坑變形的需要，采用復合土釘墻支護，第三排采用錨桿，錨桿長度18m，第一排第二排和第四排土釘長度為13m，第五、六、七排分別為8m。錨桿總計290根，13m長土釘總計1160根，8m長土釘總計870根。設計平面與剖面圖如圖2與圖3所示：

3.3 復合土釘墻穩定性分析

圖2 土釘支護結構布釘圖

3.3.1 內部穩定性

（1）內部整體穩定性分析

采用力矩極限平衡法，如圖4所示。上圖穩定安全系數見公式（1）：

圖3 土釘支護結構剖面圖

圖4 土釘穩定分析圖

式（1）中：Ks——整體穩定性安全系數；Wi——i分條的自重（kN/m）；Ci、 φi——i分條的滑裂面處土的粘聚力（kPa）和內摩擦角（°）；αi——i分條滑裂面處中點切線與水平面夾角（°）；θi——土釘與水平面之間的夾角（°）；Li——i分條滑裂面處弧長（m）；Tui——第i各土錨頂滑裂面處的抗拔力（kN）。

上式中的Ks=1.81大于[Ks]，即容許穩定安全系數，一般為1.5，滿足要求。

（2）土釘抗拔力安全系數見公式（2）

圖5 土釘墻抗滑抗傾覆計算模型

式 中： KOi——第i個土釘抗拔安全系數；Tui——第i個土釘滑裂面抗拔力；Ti——第i個土釘處的土壓力；iθ——第i個土釘與水平面的夾角。可見，計算結果滿足安全要求。

3.3.2 土釘墻外部穩定性分析

（1）抗滑動穩定計算

密集的土釘組成的復合土體，可將其視為重力式擋土墻。從試驗得出，破壞時明顯地帶平移和轉動性質，因此除內部安全穩定外，尚須驗算：抗滑動穩定及抗傾覆性穩定。

如圖5計算模型:

抗滑安全系數為：

式中KH——抗滑動穩定安全系數；Eax——墻后主動土壓力（kN）；Fi——假設墻底斷面上產生的抗滑合力（kN）。

公式中：

滿足安全要求。

（2）抗傾覆穩定性驗算

設MW為抗傾覆力矩，則

設MO為傾覆力矩則

式中：W—墻土的重量（rHB）；Sx—土釘的水平距（m）；B—墻體的寬度（m）；

安全系數

滿足安全要求。

4 土釘變形分析

實測表明，沿高度上下分布的土釘，在使用狀態的最大內力相差很大，一般為中間大，而上部和底部都偏小，所以中部土釘所起作用較大。但是頂部土釘對于限制地表變形非常重要。如果頂部土釘較短，則在土釘尾部或尾部以外的地表上容易出現較大變形，出現裂縫，這對土釘墻的強度和穩定性可能影響不大，但會使支護結構的水平位移增大，所以當基坑附近有建筑物或地下管線時，上部土釘需加長一些。如果基坑到中下部土層強度高，滑動面可能不穿過下部土層，底部土釘可短一些（當土層特別好時，可不設置土釘）；反之底部土釘不宜過短，因為有可能發生基底深部滑動失穩等問題。

5 結論

1 根據長春賽德廣場基坑工程的特點及周圍環境條件選擇復合土釘墻作為其支護結構。

2 對所選擇的支護類型進行了支護結構的設計，并進行了穩定性分析，均滿足要求。

3 對復合土釘強可能出現的變形問題進行了簡單的分析。

[1]高大釗．深基坑工程[M]．機械工業出版社（第二版），2002，05：1-133，235-302．

[2] 秦四清．深基坑工程優化設計（第一版）[M]．北京：地震出版社，1998：7-170．

[3]黃傳勝．地鐵深基坑開挖變形預測方法及工程應用研究．（博士學位論文）[D]．中南大學，2011．

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