西南某大廈基坑支護方案設計案例分析

張林知 陳 思

（四川省核工業地質局二八二大隊，四川 德陽 618000）

1 工程概況

場地位于德陽市區，地形相對平緩，擬建場地多由耕地及林地構成，部分區域為自建房。場地地面高程為484.23m-485.93m，相對高差1.70m。基坑北側約11.9m-13.7m處為已建多層住宅（6F），該6F樓房為磚混結構，基礎形式為條形基礎，基礎埋深約為-2.0m；基坑南側約26.5m外為正在修建的高層建筑、22.3m外為較密集的1～2層居民房；基坑西側現緊鄰用地紅線（即圍墻）約2.4m；基坑東側約10.9m處為已建多層住宅（6F），該6F樓房為磚混結構，基礎形式為條形基礎，基礎埋深約為-2.0m。根據基坑位置及周邊環境條件，該基坑不具備放坡開挖條件。據收集資料及現場踏勘，擬建場地5#區域有近代墳地分布，自建房區域也分布有化糞池。除此外，擬建場地不存在天然氣管道、暗濱、洞穴等不利埋藏物。擬建基坑呈矩形，長×寬約為80.7m×47.3m，基坑深度為7.8m-8.9m。

根據鉆探揭露，基坑范圍內土層自上而下分別為：①雜填土：主要由建筑垃圾、生活垃圾、粘性土及卵礫石構成，場地內均有分布，厚度0.5m-3.0m。②粉質粘土：褐黃色～黃色，可塑，稍有光澤，干強度中等、韌性中等，具鐵錳質浸染及鐵錳結核，含鈣質結核，偶見灰白色高嶺土和石英砂，層厚2.5m-5.7m。③礫砂：黃灰-灰色，稍密，潮濕，礫卵石含量25%～40%，充填物以中粗砂為主，含泥質，層厚0.30m-1.10m。④圓礫：灰-灰白色，稍密，潮濕-飽和，卵石含量25%～45%，充填物以中粗砂為主，少量泥質，卵石粒徑2cm-5cm為主，次圓，成分以砂巖、灰巖、花崗巖為主，該層夾較多的中砂和礫砂透鏡體，層厚0.30m-5.60m。 ⑤卵石：灰-灰褐色，稍密-中密，潮濕-飽和，卵石含量50%～65%，充填物以中粗砂為主，少量泥質，卵石粒徑3cm-10cm為主，卵石成分以砂巖、灰巖、花崗巖為主，亞圓形，該層夾有圓礫透鏡體。據N120動探錘擊數，可分為稍密、中密兩個亞層。⑥含卵石粉質粘土：褐黃色-棕紅色，潮濕，可塑-硬塑狀；土中含有黑褐色氧化物顆粒。土中不均勻分布有粒徑1.5cm～8cm的卵礫石，其含量不均，一般8%～12%，局部富集可達20%～25%；部分卵礫石表面略具風化。該層土主要分布于與基巖接觸的卵石土底部，揭示厚度1.9m-4.2m。⑦強風化粉砂巖，磚紅色，鈣泥質接觸式膠結，巖石膠結疏松，巖質較軟弱，大多可用手掰碎或將碎塊捏成巖粉，屬極軟巖類。

表1 地基土物理力學參數表

場地內上層滯水主要賦存于粉質粘土內，主要補給水源為大氣降水、場地內雨污水溝內流水滲漏。零星分布，埋深較淺，一般地面以下0.5m-6.0m，對施工建設影響較小。場地內孔隙性潛水主要接受綿遠河側向補給，地下水位隨季節的變化而變化，枯豐季變幅為1.5m-2.5m。勘察期間屬枯水季節向豐水季節過渡的平水期，勘察孔中測得地下潛水靜止水位埋深9.2m-9.8m，高程475.29m-475.68m。

2 設計思路

由于該基坑位于市中心，四周均鄰建筑物，且距圍墻很近。基于以上原因考慮，基坑支護方案擬采用排樁+錨索進行支護。

3 方案設計

3.1 土層參數

根據勘察報告并結合該區域范圍內的基坑支護施工經驗，設計采用的巖土物理力學參數值如表1所示。

3.2 設計思路

根據該基坑的特點，采用排樁進行支護，基坑上部1.5m采用1:0.75自然放坡，即樁的冠梁頂標高為-1.5m，排樁樁徑1.0m，樁長18.0m，樁間距2.0m，且在-5.5m處設置一排18.0m長的錨索，錨索由4束15.2的鋼絞線組成，入射角為20°；錨索橫向間距為均2.0m，排樁采用旋挖方式成孔。

4 計算模型

計算模型根據基坑支護平面布置圖設置，見圖1。

5 計算結果

5.1 樁的計算

5.1.1 開挖至6.0m工況。樁的最大軸力為250.17KN；最大剪力為224.31KN；最大彎矩為686.27KN·m；樁體的最大位移為23.79mm。

圖1 基坑支護平面布置圖地基土物理力學參數表

5.1.2 加撐工況。樁的最大軸力為205.23KN；最大剪力為202.86KN；最大彎矩為582.89KN·m；樁體的最大位移為21.57mm。

5.1.3 開挖至6.0m工況。樁的最大軸力為196.87KN；最大剪力為256.38KN；最大彎矩為453.15KN·m；樁體的最大位移為28.88mm。

5.2 錨索的計算

錨索的基本設計見表2。

抗傾覆安全系數:

Mp——被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩, 對于內支撐支點力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矩。

注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。

工況1：

注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。

Ks=2.706＞=1.200, 滿足規范要求。

工況2：

注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。

Ks=3.202＞=1.200, 滿足規范要求。

工況3：

注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。

Ks=1.212＞=1.200, 滿足規范要求。

安全系數最小的工況號：工況3。

最小安全Ks=1.212＞=1.200, 滿足規范要求。

6 配筋設計

6.1 冠梁配筋

表2 地基土物理力學參數表

冠梁的配筋迎土面采用6根HRB335級20鋼筋，支撐梁上下均采用4根HRB335級20鋼筋，連系梁上下均采用HPB235級鋼筋200mm的間距配置。

6.2 樁的配筋

北側排樁身主筋采用22根HRB335級20鋼筋，西側排樁身主筋采用23根HRB335級25鋼筋，南側和東側排樁身主筋均采用23根HRB335級25鋼筋。

7 結論

（1）經過后期施工監測結果顯示，周邊建筑物沒有出現明顯可見的裂縫等變形現象，證明該基坑設計方案是可行的。

（2）本方案在排樁及錨索的尺寸、配筋等方面還有進一步優化的空間，對本地區類似的工程可提供一定的借鑒作用。

[1]GB50330—2002建筑邊坡工程技術規范[S].

[2]GB50021—2001巖土工程勘察規范[S].

[3]CECS22:2005巖土錨桿(索)技術規程M.

[4]GB50497—2009建筑基坑工程監測技術規范[S].

[5]GJB5055—2006土釘支護技術規范[S].

[6]地質出版社.1978.4,水文地質手冊[M].