淺談基坑支護方案優化及效益分析

葛 軍

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100125）

淺談基坑支護方案優化及效益分析

葛 軍

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100125）

摘 要：本文以實際案例進行分析，通過現場踏勘進行優化設計，說明了一種有效的基坑工程支護結構優化設計的方法，及其可產生可觀經濟效益。以供參考。

關鍵詞：基坑；支護；效益

1 工程概況

基坑長200m，寬100m。北側深12m，南側6m。采用排樁+錨桿支護形式。

2 方案優化

該工程的優化原則為：安全、經濟、施工方便、因地制宜。或者我們也可以歸納為方案順序的選型，按照同時通過安全系數計算的條件下，方案選型順序的排列為：放坡開挖、噴錨網、水泥土擋墻、懸臂樁排、排樁+錨桿、排樁+內支撐、雙排樁、地下連續墻。

首次設計采用排樁+錨桿的形式進行設計，總造價812萬元，通過方案討論會認為此方案較為保守，針對首次方案進行優化。

支護樁直徑為1m，經過詳細的計算與分析，樁徑優化為0.8m，樁間距2m縮短為2.2m。且樁的縱向受力鋼筋與箍筋嚴格按土壓力作用下的彎矩與剪力包絡圖進行配置，從而節省了樁的混凝土方量與用鋼量。北面地塊地勢較高，采用分層放坡后再做支護樁的形式，減少了支護樁的高度，降低了冠梁的高度，降低了土層壓力，滿足安全需求的同時較大的節約了成本。樁錨支護冠梁的配筋按混凝土結構設計原理優化鋼筋配置減少了鋼筋用量。通過現場踏勘發現南面地塊地勢較低，僅開挖一層地下室結構，詳細分析地勘報告并把南面地塊的樁支護通過因地制宜及優化方案選型的方法結合進行優化，最終方案修改為土釘墻支護。

3 計算過程

驗算結果皆能滿足要求。

[ 整體穩定驗算 ]

[ 抗傾覆穩定性驗算 ]

工況1：

Ks= 2.355 >= 1.250， 滿足規范要求。工況2： Ks= 2.936 >= 1.250， 滿足規范要求。工況3： Ks= 2.077 >= 1.250， 滿足規范要求。工況4： Ks= 2.527 >= 1.250， 滿足規范要求。工況5： Ks= 1.873 >= 1.250， 滿足規范要求。工況6： Ks= 2.115 >= 1.250， 滿足規范要求。工況7：

Ks= 1.746 >= 1.250， 滿足規范要求。

安全系數最小的工況號：工況7。

最小安全Ks= 1.746 >= 1.250， 滿足規范要求。

[ 抗隆起驗算 ]

（1）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= 19.817≥1.800，抗隆起穩定性滿足。

深度22.100處，驗算抗隆起：

Ks= 28.373≥1.800，抗隆起穩定性滿足。

深度22.100處，驗算抗隆起。

Ks= 28.373≥1.800，抗隆起穩定性滿足。

深度29.170處，驗算抗隆起。

Ks= 35.601≥1.800，抗隆起穩定性滿足。

（2）以最下層支點為轉動軸心，計算如下：Ks= 2.806 ≥ 2.200，可以滿足要求。[ 嵌固驗算 ]

嵌固深度計算過程：

當地層不夠時，軟件是自動加深最后地層厚度（最多延伸100m）得到的結果。

（1） 嵌固深度構造要求：

依據《建筑基坑支護技術規程》 JGJ 120-2012，

嵌固深度對于多支點支護結構ld不宜小于0.2h。

嵌固深度構造長度ld：2.060m。

（2） 嵌固深度滿足整體滑動穩定性要求：

按《建筑基坑支護技術規程》 JGJ 120-2012圓弧滑動簡單條分法計算嵌固深度：

圓心（-2.138，11.098），半徑=11.965m，對應的安全系數Ks= 1.594≥1.350。

嵌固深度計算值 ld= 0.500m。

[嵌固段基坑內側土反力驗算]

工況1：

Ps=2090.011≤Ep=5563.508，土反力滿足要求。

工況2：

Ps = 2072.900 ≤ Ep = 5563.508，土反力滿足要求。

工況3：

Ps = 1771.049 ≤ Ep = 4107.020，土反力滿足要求。

工況4：

Ps = 1733.972 ≤ Ep = 4107.020，土反力滿足要求。

工況5：

Ps = 1424.289 ≤ Ep = 2796.745，土反力滿足要求。

工況6：

Ps = 1391.678 ≤ Ep = 2796.745，土反力滿足要求。

工況7：

Ps = 1164.931 ≤ Ep = 1960.970，土反力滿足要求。

式中：

Ps為作用在擋土構件嵌固段上的基坑內側土反力合力（kN）；

Ep為作用在擋土構件嵌固段上的被動土壓力合力（kN）。

4 效益分析

經過多次對比優化及計算分析再次提交設計方案，并且一次性通過建委專家審查及施工圖審查。經計算總造價為455萬，直接節約成本357萬元。

表1

表2 參數

參考文獻

[1] JGJ120-99，建筑基坑支護技術規程[S].

中圖分類號：TU473

文獻標識碼：A