談深基坑支護設計

吳彩萍

(山西省第二建筑設計院，山西長治 046000)

1 工程概況

高河社區棚戶區改造項目擬建有1號～5號高層住宅樓和地下車庫，建設場地位于長治縣郝家莊鄉高河村北，高村村東，漳河右岸。本工程擬采用大開挖方式對整個建筑物和地下車庫基坑進行開挖，基坑底面積約31000m2，基底標高為-8.18m，實際基坑平均開挖深度為5.5 m左右，基礎下為5.0 m～13.0 m的粉細砂層，屬嚴重液化場地。局部基坑壁約3m的細砂層。

2 支護方案的確定

1)工程地質條件。擬建場地原始地形起伏不大，場地較開闊，原始地坪孔口標高介于906.06～910.10之間，最大高差1.04m，整體呈北低。地層劃分及巖性特征表見表1。水文地質條件:本次勘探深度范圍初見水位埋深約5.2m～5.60m，靜止水位埋深3.60m～4.70m，靜止水位標高 904.94m～906.40 m。勘探期間為平水期水位，水位年變幅約1.0m。2)支護樁的選用。根據地質勘查報告，要求支護樁既要做止水帷幕又要對第②層細砂進行支護，最終確定采用水泥土攪拌樁，樁徑確定為500mm，根據《建筑基坑支護技術規程》2012第7.2.2的規定，止水帷幕進入下臥相對隔水層②2層和③層粉質粘土層不宜小于1.5m，實際取2.0m。

表1 地層劃分及巖性特征表

3 水泥土樁計算

3.1 計算參數確定

按水泥土樁樁徑500mm，垂直于基坑坑壁方向布置五排樁，樁距350mm，搭接150mm，最外側兩排按100mm搭接，則水泥土墻寬度為2.0m，樁長9.0m，嵌固深度為6.0m。

根據JGJ120-2012建筑基坑支護技術規程確定基坑支護安全等級為三級，水泥土墻重度22.0kN/m3，結構重要性系數0.9，水泥土開挖齡期時的軸心抗壓強度設計值取800kPa，荷載綜合分項系數1.25，要求放坡地面無局部附加荷載。

3.2 作用在支護結構上的土壓力計算

1)計算公式。

對于地下水位以上或水土合算的土層:

2)擋土墻上的主動土壓力強度標準值計算。

支護結構頂面以上放坡土體自重產生的主動土壓力標準值:

墻頂面處的豎向力標準值:

同理得墻頂面向下①層底、水位處和由墻頂面向下1.875 m處的豎向力標準值分別為 Δσk=29.55kPa，Δσk=41.24kPa和Δσk=50kPa。墻頂面處的主動土壓力強度標準值:

a.①層土底面處的主動土壓力強度標準值:

b.①層土主動土壓力的臨界深度:

同理可計算得②層土頂的主動土壓力強度pa2頂=(29.55+20×1)×0.406=-20.12kPa。

水位處的主動土壓力強度pa2水位=(41.24+20×1)×0.406=28.82kPa。

墻頂面下1.875 m處的主動土壓力強度標準值:

墻底面處的主動土壓力強度標準值:

3)擋土墻上的被動土壓力強度標準值計算。

基坑底面處ep=0。水位處被動土壓力強度ep水=19.5×1×2.464=48.05kPa。墻底面處被動土壓力強度ep底=(19.5×1+9.5×5)×2.464=165.09kPa。

4)土壓力合力E及合力作用點距墻底的距離計算。

根據主、被動土壓力沿墻高的分布可算得:

Ea=350.79kN/m;Ep=556.87kN/m。

對應的距墻底的合力作用點為aa=2.81 m，ap=2.18 m。

3.3 支護結構正截面承載力驗算及抗滑移、抗傾覆等穩定性驗算

1)基坑底面處截面驗算。

Mk=58.43kN·m，彎矩設計值M=r0rFM=0.9×1.25×58.43=65.73kN·m。

剪應力驗算:

基坑底面處以上主動土壓力標準值:

基坑底面處正截面承載力驗算滿足要求。

基坑底面下0.8 m處截面驗算。

剪應力驗算:

基坑底面下0.8 m處以上主動土壓力標準值:

基坑底面下主動土壓力與被動土壓力相等處正截面承載力驗算滿足要求。

2)抗滑移穩定性驗算。

滿足要求。

3)抗傾覆穩定性驗算。

4)整體圓弧滑動穩定性驗算。

計算方法:瑞典條分法;應力狀態:有效應力法。

條分法中的土條寬度:0.40m。

計算公式:

整體穩定安全系數Ks=1.306＞1.3，滿足要求。

5)抗隆起穩定性計算。

從支護底部開始，逐層驗算抗隆起穩定性，結果如下:

支護底部，驗算抗隆起。

Ks=4.672≥1.400，抗隆起穩定性滿足。

6)抗流土穩定性驗算。

K=(2.00×6.00+0.80×2.00)×9.50/3.00×10.00。

K=4.307≥1.4，滿足規范要求。

4 結語

深基坑支護工程是近年來隨著城市高層建筑發展而發展的一門新的實踐工程學，支護方法也有多種，如何選取一種在經濟技術上都合理的支護類型，對設計者尤為重要。結合本工程的施工過程，以下幾點應引起注意:1)打樁完成且樁體強度滿足設計要求后方可開挖基坑。2)水泥土攪拌樁的樁體施工時，搭接尺寸及質量要保證，否則不能起到帷幕作用。3)設計和計算方法還有待于理論上的完善。

［1］GB 50330-2013，建筑邊坡工程技術規范［S］.

［2］JGJ 120-2012，建筑基坑支護技術規程［S］.