軟土地區深基坑支護結構設計

□文/陳鵬

軟土地區深基坑支護結構設計

□文/陳鵬

針對天津濱海新區某深基坑支護結構的實際工程，采用深基坑支擋結構設計軟件進行計算并與施工監測結果進行了比較。結果表明：圍護樁計算結果與實測結果一致，最大變形及內力發生在基坑開挖至基坑底時。

軟土；深基坑；鉆孔灌注樁；變形；彎矩；支護

近年來，隨著城市的快速發展，高層建筑越來越多。為了充分利用地下空間，很多建筑帶有一層或多層地下室。高層建筑基礎埋置越來越深，基坑開挖深度越來越大。深基坑工程安全風險大，涉及結構力學、土力學、地基處理、原位測試等多種學科知識，是一項綜合性、系統性工程。在天津、上海等地區，地基土層受沉積環境、海進、海退以及海陸交互作用的影響，土質軟弱且地下水位高，滲透系數變化大，基坑支護結構設計具有較大的風險。因此，加深對深基坑工程相關理論的理解，完善深基坑工程設計方法，對軟土地區深基坑支護結構設計具有十分重要的意義。

1　工程概況

某深基坑位于天津市濱海新區，呈矩形，長113.60 m，寬86.25 m，面積約9 798 m2，開挖深度為地面下10.75 m。基坑周邊場地條件總體較為寬松，開挖深度影響范圍土質較為軟弱。根據場地土層情況及周邊場地條件，基坑支護設計采用鉆孔灌注樁結合一道鋼筋混凝土內支撐體系的支護形式，采用水泥攪拌樁作止水帷幕、基坑內以大口井降水。

2　工程地質

勘察最大孔深為60.0 m。揭示了表層人工填土、第四系全新統及上更新統的河流相、濱海潮汐相及淺海相交互沉積的砂類土與粘性土的沉積地層。按地層形成時代，成因類型及工程地質特征自上而下分述見表1。

表1　土層分布特征

對本次勘察有影響的主要為潛水，勘察期間初見水位埋深為0.6～1.4 m，相當于大沽標高2.15～2.77 m；穩定水位埋深為0.3～1.1 m，相當于大沽標高2.45～3.07 m，潛水以大氣降水方式補給，以大氣蒸發方式排泄為主。場地內地下水位總體上隨季節變化而波動，豐水期水位抬升，枯水季節水位下降，波動幅值＜0.8 m/a。

根據勘察報告，基坑設計中選用的主要土層物理力學性質參數見表2。

表2　基坑支護結構設計參數

3　基坑圍護

基坑開挖深度10.75 m，采用一道混凝土支撐體系，以控制基坑位移。根據天津地區工程地質狀況，基坑圍護可采用鉆孔灌注樁加止水帷幕、地下連續墻、SMW工法等形式。經比較分析，鉆孔灌注樁具有施工速度快，綜合造價底的優點，本基坑采用鉆孔灌注樁作為擋土結構。由于地下水位高，采用雙軸水泥攪拌樁作為止水帷幕。

圍護結構采用φ800 mm@1 000 mm鉆孔灌注樁，止水帷幕采用φ650 mm@400 mm水泥攪拌樁，采用一道混凝土支撐，主支撐梁尺寸700mm×800mm，見圖1。

圖1　基坑圍護典型剖面

4　圍護結構計算及施工監測結果

4.1內力變形計算

采用深基坑支擋結構設計軟件啟明星進行計算，采用DB29-202—2010《天津市建筑基坑技術規程》作為設計依據，模擬基坑開挖工況，見圖2。

圖2　圍護樁位移、彎矩、剪力計算結果

由圖2可知，圍護樁最大水平位移25.1 mm，發生在基坑開挖至坑底的工況；最大彎矩值630.5 kN·m，最大剪力252.0 kN。

4.2圍護樁水平位移監測結果

基坑監測隨基坑施工同時進行。結果顯示，圍護樁最大水平位移22.6 mm，所在深度6.5 m。計算結果25.1 mm與監測結果22.6 mm接近并且圍護樁計算變形曲線與實測變形曲線趨勢一致，說明計算結果與工程實際狀況相符。

5　結語

軟土地區地質復雜，土質軟弱且地下水位高，這為深基坑支護設計帶來很多挑戰。在具體的工程設計中，堅持理論與實際相結合的原則，根據實際的工程情況，選擇合理的支護結構。

本文以天津濱海新區某深基坑工程為例，介紹了基坑的支護形式、計算分析以及監測結果，通過比較，說明本深基坑支護結構安全、經濟、合理。

［1］JGJ 120—99，建筑基坑支護技術規程［S］.

［2］DB29-202—2010，建筑基坑工程技術規程［S］.

［3］GB50010—2010，混凝土結構設計規范［S］.

［4］鄭剛，劉瑞光.軟土地區基坑工程支護設計實例［M］.北京：中國建筑工業出版社，2011.

TU47

C

1008-3197（2016）03-76-02

2015-12-07

陳鵬/男，1985年出生，助理工程師，中鐵上海設計院集團有限公司天津分院，從事工程設計工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.027