基于新多支點樁錨法的深基坑工程應用實例分析

戴俊濤 郭力群 劉秋燕

(1.安徽新華學院土木與環境工程學院 安徽合肥 230088;2.華僑大學土木工程學院 福建廈門 361021)

引 言

目前，對于多支點樁錨結構受力計算主要采用經典靜力平衡法，通過假定土壓力零點作為結構彎距零點，將多支點樁錨等效為多個組合單元進行計算，這些方法都是為了方便手算而建立起來的，其主要缺陷在于求解彎矩零點較為困難，常簡化為土壓力為零點來替代，結果只有一組特解[1]。使多支點樁錨結構喪失了本身內力的可調整能力，使計算結果與實際工況往往存在很大的誤差。而本文提出的新多支點樁錨計算方法，考慮樁錨本身內力的可調整性，避免了傳統計算方法帶來的誤差，結果更符合實際工況[2]。

1 工程概況

本工程是由多個地下室共同開挖、支護一起施工而形成的復雜深基坑。基坑平面呈矩形，長約440m，寬約240m，開挖深度約14m。

1.1 工程地質條件

根據地質勘探報告，地層至上而下分布詳情見(表1)。

表1 場地地層分布表

1.2 地下水情況

工程場地地下水平均埋深5.500m，由于受海水影響，地下水位年變化幅度約為1.00m。

1.3 基坑支護方案選擇

根據場地的地質資料、周邊環境條件和基坑開挖深度等綜合分析，決定多個項目采用共同基坑開挖支護。

錨索聯合鉆孔灌注樁背拉支護結構與樁間旋噴止水帷幕形成的整體結構，受力明確、施工難度低、成本合理，因此是優化的首選[3，4]。具體支護形式見(圖 1、2)。

圖1 基坑平面圖

圖2 基坑支護典型斷面圖

2 工程設計計算與分析比較

2.1 新多支點樁錨法的計算模型

針對本文采用的新多支點樁錨法建立受力分析模型，具體如(圖3)所示，新多支點樁錨法的具體計算過程詳見(圖4)。

2.2 工程實例計算

以(圖1)中F1-F1斷面為例計算，分別計算各土層單位長度所受的主、被動土壓力值，并作出力學計算簡圖，見(圖5)。

分別采用三種不同的計算方法，對圍護樁的受力進行計算，具體結果如(表2)。

圖3 新多支點樁錨結構計算簡圖

表2 不同算法計算樁身內力結果

圖4 新多支點樁錨法計算流程圖

圖5 主、被動土壓力計算簡圖

從(表2)中可以看出，三種計算結果有較大差別，主要原因是:傳統的多支點樁錨結構的計算方法是建立在手算的基礎上，通常將多支點樁錨等效為多個單支錨結構進行計算，其缺陷在于彎矩為零點求解難度大，常用土壓力為零點來替代，使多支點樁錨結構內力失去了調整的可能，只有一組特解，導致計算結果存在較大誤差。而新多支點樁錨法考慮了樁錨結構受力的可調整性，彌補傳統計算方法唯一解的缺陷，使計算結果更具可靠性。

3 基坑監測

基坑支護工程是一種風險性大的系統工程，早期的強度控制設計理論忽視了基坑支護工程的開挖過程、變形演化等關鍵問題，在支護結構達到強度破壞之前，支護體系有一個變形的發展和積累過程，這就需要在施工過程中，不斷地進行監測跟蹤，并及時將監測數據、天氣、周圍環境狀況等新信息傳遞給設計人員，實時地對支護設計方案進行對比調整，做到動態化設計、施工[5]。

3.1 基坑監測項目內容

本基坑工程的安全等級為一級，監測項目如下[6]:

①支護結構周圍土體深層水平位移監測;②基坑周邊地面沉降、支護樁水平位移監測;③支護樁內力監測;④錨索應力監測;⑤地下水位監測。

3.2 基坑監測數據

本工程監測具體數據如下:

①本基坑水平位移為8mm～21mm，沉降值為5mm～14mm。基坑坡頂 W13、C13為最大水平位移點及沉降點。

②深層土體測斜最大位移為F-F剖面的CX02號管3～4m段33.61mm，變化速率0.15mm/day。

4 小結

本文提出的新多支點樁錨法在求解多支點樁錨結構的受力分析時，能考慮樁錨結構受力的可調整性，彌補傳統計算方法唯一解的缺陷，使計算結果更符合實際工況。通過工程實踐證明是可行的，可為今后類似基坑支護工程提供有益借鑒。

[1]朱麗霞.基于等值梁法的基坑支護設計[J].土工基礎，2010，24(6):42-45.

[2]胡曉飛.多支點樁錨計算方法的研究與應用[D].泉州:華僑大學，2010.

[3]CECS 22:2005，巖土錨桿(索)技術規程[S].

[4]劉國彬，王衛東.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2009，15:5-6.

[5]王薇，羅超，李享松等.基于動態設計理念的江洲深基坑內支撐優化設計[J].鐵道科學與工程學報，2013，10(2):90-95.

[6]GB50497-2009，建筑基坑工程監測技術規范[S].