簡述深基坑支護方案的設計思路

朱 鳳 君

(咸陽職業技術學院，陜西 咸陽 712000)

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簡述深基坑支護方案的設計思路

朱 鳳 君

(咸陽職業技術學院，陜西 咸陽 712000)

介紹了深基坑支護的設計原則、類型及特點，結合工程實例，從基坑支護結構的選擇、支護設計參數及結構參數的確定等方面，闡述了深基坑支護方案的設計思路，有利于作出既經濟又科學的支護設計方案。

深基坑，支護結構，設計參數，土釘墻支護

0 引言

近年來，高層建筑與市政建設處于大發展時期，因城市可利用土地越來越緊張，建筑業不得不盡可能的利用地下空間，使得工程基坑深度越來越深。因此，如何“安全、經濟、可行”的進行深基坑支護設計，是從事巖土工程設計人員面對的一個難題。

1 深基坑支護設計原則

1.1 安全穩定性

基坑支護結構設計考慮分析兩種極限狀態：承載力極限狀態和正常使用極限狀態。承載力極限狀態是指當支護結構達到最大承載力、土體失穩或過大變形，導致支護結構本身或周邊環境破壞；正常使用極限是指支護結構變形已經妨礙到地下結構施工、影響基坑周邊環境的正常使用功能。

1.2 經濟性

基坑支護結構設計同時應考慮經濟效益，即從工程的材料、工期、設備及環境等方面綜合考慮，設計經濟合理的支護方案。

2 支護類型及特點

根據基坑深度、地層、周圍環境及荷載情況選擇不同的支護結構；西安地區常用的深基坑支護類型有：

1)土釘墻支護：土釘墻是由土釘體、混凝土面板和被加固土體組成，是通過注漿土釘體、噴射混凝土面層及坑壁土體共同作用，形成復合土體，利用復合土體的自穩達到邊坡支護的目的，其基坑支護深度不宜大于12.0 m，主要特點是工程造價低、施工簡便、工期短。

2)噴錨支護：是指在開挖的坑壁中，按一定間距設置一定長度的錨桿體，錨桿體與噴射混凝土面層形成柔性支擋體系。擋土結構與坑壁原位土體共同作用，與土釘墻支護相比，在形成機理上屬于主動制約的支護類型，其支護深度可以達到18.0 m以上。在工程施工中，噴錨支護常與土釘墻支護組合使用，形成復合土釘墻，充分發揮兩種支護結構的優勢，能取得較好的技術與經濟效益。

3)樁錨支護：是利用樁很強的抗剪和抗彎能力，將樁作為擋土墻，同時錨桿的錨固段與原土體共同作用給排樁以預拉力，阻止基坑支護結構的變形從而達到邊坡穩定的一種支護體系。其特點是適用于各種粘土、砂土及水位較高的地層情況，特別是基坑周邊有較大集中荷載且無放坡空間的深基坑，但樁錨支護體系其成本較高，施工周期較長。

3 支護結構的設計

3.1 支護結構的選擇

基坑工程具有很強的綜合性和區域性特點，支護體系屬臨時性結構，具有較大的風險性；故深基坑支護方案設計時，應根據基坑深度、場地工程地質、水文地質條件、基坑周邊鄰近建(構)筑物、地下管線、周邊荷載及施工手段等情況，對多種深基坑支護結構類型進行對比分析，按從簡單到復雜、低價到高價的原則進行比選，選擇出最合理的一種或多種聯合支護形式的支護結構。

3.2 設計參數的取值

基坑支護設計的主要問題是穩定性和變形問題，而設計時所選的設計參數與其密切相關；設計參數的取值往往直接影響到整個基坑設計：太過保守即浪費，偏于風險即有可能引起基坑失事。因此要保證基坑支護的安全可靠與經濟合理，必須合理正確的選取參數。設計參數主要有：土層主要參數(重度γ、粘聚力C、內摩擦角φ)、基坑側壁安全系數及重要性系數γ0及結構計算分項系數。設計參數取值時，要對已有工程資料進行反演分析，并結合工程特點進行科學合理取值。

3.3 設計的計算和驗算

根據兩種極限狀態的設計要求，深基坑支護設計的計算和驗算應包括以下內容：1)根據支護類型、受力特點進行整體、局部穩定性計算；2)基坑支護結構的承載力計算(受壓、受彎、受剪)；3)如有錨桿或內支撐時，應對其進行承載力計算、穩定性驗算；4)地下水的控制計算、驗算；5)對于安全等級一級的基坑，除上述內容外，還應進行支護結構的水平位移計算。

4 設計實例

4.1 工程概況

西安民樂園萬達廣場綜合商業建筑，地上5層，地下2層，建筑物高度26.0 m，框架結構，采用樁基礎，基礎埋置深度-12.30 m；坑壁主要地層為：①-1層雜填土，平均厚度2.5 m；①-2層素填土，平均層厚2.0 m；②層黃土，平均層厚5.5 m；③層古土壤，平均層厚3.5 m；場地穩定水位深度為3.60 m～6.10 m。

4.2 基坑支護方案的選擇

如圖1所示(基坑支護平面)，擬建工程北側為已建的6層裕華大廈，東、西及南側為城市主干道路?；诨又苓叚h境較復雜，基坑開挖較深，設計綜合考慮基坑周邊的道路及地下管網等設施、北側建筑物的安全，須得嚴格控制基坑的變形及支護結構造價的合理性；經多種方案綜合比較得出：基坑北側AG段因離建筑物較近，采用樁錨組合的支護方案(AG段：Ⅱ—Ⅱ斷面)；其余東、南、西側距城市主干道路較近，采用復合土釘墻的支護方案(ABCDEFG段：Ⅰ—Ⅰ斷面)；基坑降水采用井點降水方案。

4.3 支護設計參數

根據JGJ 120—99規程，結合基坑工程特點，基坑側壁安全等級為一級，側壁安全重要性系數γ0取1.10，根據勘察報告中的地基物理力學性質指標，結合基坑工程經驗，綜合確定坑壁土層主要參數(重度γ、粘聚力C、內摩擦角φ)，見表1。

表1 坑壁土層主要參數

4.4 基坑支護設計

經閱讀勘察報告，分析土層參數，利用“理正深基坑支護”軟件對土釘應力及抗拔、土釘墻內部穩定性及整體穩定性進行計算，從而最終確定支護方案的結構參數：

1)ABCDEFG(Ⅰ—Ⅰ斷面，見圖2)復合土釘墻支護方案：共布設8道土釘，水平間距1.5 m,垂直間距1.4 m,土釘入射角度15°,錨體直徑為130 mm；第一排:122，L=9 m；第二排：125，L=12 m；第三排：128，L=15 m；第四排：125，L=13.5 m；第五排：128，L=15 m；第六排：125，L=13.5 m；第七排：125，L=12 m；第八排：122，L=9.0 m。面層鋼筋網片為φ6@150×150 mm，加強鋼筋筋網1φ14@1 500×1 500 mm；注漿水灰比1∶0.5,壓力0.1 MPa。面板混凝土設計強度C20，厚度80 mm。

2)AG段(Ⅱ—Ⅱ斷面，見圖3)樁錨組合支護方案：護坡樁樁長17.0 m，樁直徑800 mm，樁中心距1 500 mm。樁身通長配筋14Ф20，螺旋箍筋Ф8@150，加強箍筋Ф14@2 000，樁身混凝土強度C30，樁頂設置冠梁。共設置5道錨桿，錨桿入射角度為15°，成孔直徑為150 mm，錨桿長度均為7.5 m，自由段1.5 m，錨固段6.0 m，錨桿鋼筋為1φ18，錨桿注漿，水灰比為0.5，壓力為0.3 MPa。樁外側設置80 mm厚的混凝土面層，混凝土強度為C20，鋼筋網片為φ6@150×150 mm。

5 結語

1)擬建“西安民樂園萬達廣場綜合商業建筑”現已開始投入使用，施工過程中未出現任何安全問題，監測資料表明，基坑的水平位移和沉降位移都很小，滿足規范的設計要求。

2)深基坑支護設計是一個復雜的系統工程，且支護類型較多。設計人員在深基坑支護設計時以“安全可靠、經濟合理的原則、多種支護體系對比分析、因地制宜選擇合理設計參數、設計驗算符合規范要求”為思路，作出既經濟又科學的支護設計方案。

[1] 龔曉南，高有潮．深基坑工程設計施工手冊[M]．北京：中國建筑工業出版社，1998.

[2] JGJ 120—1999，建筑基坑支護技術規程[S].

[3] 馮 謙，章 光.聯合支護體系在深基坑工程中的應用研究[J].地下空間與工程學報，2007(2)：119-120.

On design ideas for support scheme of deep foundation pits

Zhu Fengjun

(XianyangPolytechnicCollege,Xianyang712000,China)

The paper introduces the design principle, types and features for the deep foundation pit support, and illustrates its design ideas from the selection for the foundation pit support structure, support design parameter, and identification of structural parameter, so as to provide some money-saving and scientific support design scheme.

deep foundation pit, support structure, design parameter, nailing wall support

1009-6825(2016)31-0078-02

2016-08-26

朱鳳君(1984- )，女，講師

TU463

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