某地下空間工程基坑支護結構設計

肖才華（廣東省輕紡建筑設計院）

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某地下空間工程基坑支護結構設計

肖才華
（廣東省輕紡建筑設計院）

【摘要】依據地質、水文和復雜的環境條件，本著安全、經濟、保證工期的施工原則，對某地下空間工程基坑支護結構提出了鉆孔灌注樁加一道內支撐外加兩排攪拌樁形成封閉止水帷幕的支護方案，可為類似工程基坑支護設計提供參考。

【關鍵詞】基坑支護；設計

1　工程概況

項目位于荔灣區中山七路與康王北路交匯處，南側緊鄰中山七路，北側毗鄰陳家祠，西側緊鄰荔灣區人民政府。場地擬建地下車庫，車庫建成后在其頂部回填土體，建成一個綠化廣場。

地下空間基坑頂標高為-0.070m，基坑底標高為-8.270m，基坑開挖深度為8.20m，考慮到基底清淤換填的可能，在計算時將開挖深度增加1m。基坑設計等級為一級［1］。由于周圍管線均需遷移及重新架設，所以基坑設計可基本不考慮周圍管線的影響。工程場地及周邊環境如圖1所示：

圖1　地下空間工程場地及周邊環境

圖2　典型地質剖面

1.2工程地質條件

勘察場地地基土主要由人工填土（Qml）、沼澤沉積層（Qh）、第四系沖積層（Qal）及殘積層（Qel）組成；基巖為白堊系上統（K2）泥質粉砂巖。土層典型地質剖面如圖2所示。

1.3水文條件

場地地下水屬基巖裂隙水及上層滯水。頂部人工填土層②屬上層滯水含水層，層③淤泥、層④粉質粘土（殘積土）、層⑤含砂粉質粘土和層⑥全風化帶屬細粒土，含水貧乏，屬相對隔水層。地下水的補給來源主要是大氣降水及側向逕流補給。

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2　支護結構選型

結合本工程的基坑特點和巖土工程條件，不宜采用放坡開挖的基坑支護方案，比較可行的支護方案為地下連續墻+內支撐（或錨桿）或排樁+內支撐（或錨桿）支護方案。對兩種方案進行比較，得到各自的優缺點如表1所示：

表1　兩種支護結構方案的比較［2］

3　支護結構設計

3.1樁位布置及內力計算

根據地質勘探資料，將基坑支護結構分為5個斷面，其中典型斷面處鉆孔灌注樁、攪拌樁布置如圖3所示。

圖3　鉆孔灌注樁、攪拌樁布置圖

內力計算方法采用增量法，基坑側壁重要性系數γ0取1.10，依次輸入相關參數和各類信息，采用理正深基坑支護結構設計軟件F-SPW V6.1進行計算，得到各個斷面內力取值如表2所示。

3.2樁身配筋

對各區段施工分步進行下的各工礦的內力進行總包絡，按照混凝土設計規范進行配筋。配筋按照圓形受彎構件進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態驗算。典型斷面在各工礦下的位移內力總包絡和樁身配筋分別如圖4和表3所示。

3.3支護樁的入土深度

支護樁的入土深度滿足承載力要求之外，還應當滿足基坑的整體穩定、抗傾覆等穩定性要求，并參照類似工程經驗類比后確定。

表2　各個斷面內力取值

⑴整體穩定驗算

采用瑞典條分法計算整體穩定安全系數，應力狀態按照總應力法，條分法中的土條寬度取為0.40m。計算得最小穩定安全系數為KS=1.616＞1，因此整體穩定性滿足安全條件。

圖4　斷面1- 1在各工礦下的位移內力總包絡

表3　樁身配筋

⑵抗傾覆穩定性驗算

其中，

Mp——被動土壓力及支點力對樁底的傾覆彎距，對于內支撐支點由內支撐抗壓力決定；對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值；

Ma——主動土壓力對樁底的傾覆彎距。各斷面最小抗傾覆安全系數均大于1.200，滿足規范要求。各斷面最小抗傾覆安全系數如表4所示。

4　基坑開挖及回填要求

4.1基坑開挖要求

⑴基坑開挖時，每層土開挖至支撐位置以下0.4m后進行支撐施工，后面土方開挖必須在支撐施工完畢后方可進行。

⑵施工過程中嚴禁超挖，水平方向的施工必須嚴格按照分段跳挖原則進行，分段開挖長度不宜大于12m，而且開挖期間應加強基坑變形監測，堅持信息化施工。

⑶機械開挖嚴禁碰撞支護樁，距離支護樁0.5m的土體應人工開挖修平；距離坑底0.3m土方必須由人工開挖。

⑷施工過程中必須做好坡頂地面截水和基坑內土方開挖臨時降水措施。

表4　各斷面最小抗傾覆安全系數

4.2土體回填要求

⑴土方回填應在結構及防水層施工完成且達到設計強度后進行。

⑵回填料可使用基坑工程挖出的土方，土質應新鮮、無污染，不能使用腐植土、淤泥、垃圾等。施工前應根據壓實度要求確定各類回填料的最佳含水量。

⑶頂板以上1m范圍內、邊墻外側2m范圍內，回填土應采用透水性差的粘性土，土中可摻入石灰、水泥等穩定材料，不得采用砂土、雜填土及全風化、強風化類巖土。

⑷頂板以上及邊墻外側1m范圍內回填施工時不能使用重型機械設備。邊墻外側的土方回填應對稱同步進行。

⑸回填施工應按規范要求分層壓實、分層檢測密實度；單層松鋪厚度應不大于300mm，填土密實度不小于0.95。●

【參考文獻】

［1］DBJ/T15-20-97，廣東省建筑基坑設計工程技術規程［S］.

［2］張海波，楊斌，劉陽.采用排樁和混凝土內支撐體系的深基坑支護技術［J］.建筑技術，2009.40（2）∶105-108.