深基坑人工挖孔支護樁結構設計分析

金佑琴

銅陵鑫銅建設監理有限責任公司 安徽 銅陵 244000

前言

目前我國房屋建筑工程已經向高層、超高層的趨勢發展，城鎮化進程的加快，城市地區土地資源的緊缺，以及地下車庫、商城等設施的普及，深基坑支護結構設計與施工逐漸引起重視，支護結構的選型、設計、施工等直接影響了工程施工安全以及經濟效益。人工挖孔支護樁作為一種擋土結構，是一種投資較低的支護結構，目前在我國深基坑建設活動中應用較為廣泛。

1 項目概況

某建筑工程平面尺寸24m×60m，中間是地下室，根據工程所在地的坡度，基坑深度會有所增減，最深達7m。該工程在北側緊鄰城市主要街道，周邊的環境較復雜，地質勘察資料顯示，本工程場地地下水位為較低，土質從上至下為回填土、粉質黏土以及角礫層構成，回填土層多達5m厚，基坑開挖不能采取大開挖的方式，必須采取支護方案。

2 深基坑人工挖孔支護樁結構設計

我們一定要結合當地特點選擇合適的支護形式，充分考慮項目周邊環境、地質條件、用途以及工程造價等。支護結構設計需要從支護方式的選擇、支護結構方案設計、主要數據計算、施工注意事項等方面開展。

2.1 支護方式的選擇

本工程基坑挖土至-6.0m，不符合復合土釘措施，但是如果使用地下連續墻的支護方式，且只作為臨時支護，將會導致整個深基坑工程造價較高，并且有關連續地下墻的施工機械也較為缺乏。基于此，根據工程的特點，采用人工挖孔灌注樁這種支護方式。從該支護結構的應用情況來看，具有施工質量高、設備簡單、單樁承載能力強的特點，并且該支護結構不會受到工程項目施工場地帶來的影響[1]。哪怕在十分狹小的施工場所，并且項目對周邊環境保護要求較高的情況下，人工挖孔灌注樁都有較大的優勢，避免出現大型機械無法進場，施工活動無法有序開展的問題。

2.2 支護結構方案設計

該工程北側緊鄰城市主要道路，因此在主要的道路側要做支護才能開挖基礎土方。支護結構方案設計為：

（1）先采取1∶1放坡將土方降至-1.5m，降低支護樁側面土壓力，減少樁長，降低支護成本。

（2）在距道路平面邊軸的2.0m處，布設φ0.8m的人工挖孔樁作為邊坡支護樁，按@1.5m布置，共20個，樁身與支護高度按1∶1進入持力層4.5m，整個樁長9m。

（3）為了加強支護結構的整體剛度，在支護樁頂設置冠（圈）梁一道，冠（圈）梁截面800×400。實踐表明，冠（圈）梁可改變支護樁的受力和變形，起到減小樁頂位移和樁身彎矩的作用。

2.3 主要數據計算

通常，懸臂式支護樁的配筋計算是按規范中沿周邊均勻配置鋼筋的圓形截面混凝土偏心受壓構件進行的。實際上，支護樁主要承受土的主動土壓力，其彎矩是定向的。因此，其縱向主筋不必沿周邊均勻布置，而應盡量布置在鄰土面，也是樁的受拉區，來充分發揮鋼筋的作用，這種不對稱配筋比均勻布置鋼筋要節約鋼筋約40%。

這里，主要介紹樁身不對稱配筋計算：在該懸臂樁的樁身部位，嵌有反彎矩點，最大彎矩發生剪力為零處，即被動土壓力等于主動土壓力（包括周邊荷載的附加土壓力），經計算（過程略），最大彎矩為316.2kN·m，樁間距按1.5m布置，則Mmax=474.3kN·m。樁身砼強度等級采用c30，受力鋼筋為Ⅱ級，主筋混凝土保護層厚40mm。經配筋計算，樁身單側配置鋼筋7φ25（As=3436mm2）+縱向構造鋼筋6φ16，即采用7φ25排放于正圓心角2αs=100°，半徑γs=345的圓周上，其余樁身沿圓周配6φ16；構造鋼筋：8φ200螺旋狀箍筋，沿樁身間距2.5m設置φ14加勁箍一道。冠（圈）梁主筋10φ20，箍筋8φ250。

樁縱向主筋計算如下：為簡化計算，將支護樁視為受彎構件。

求受拉鋼筋面積為As，分布在沿半徑rS，圓心角的圓周上，鋼筋合力為T，距形心軸X的距離為ys：

由《混凝土結構設計規范》得：M≤F﹒(yc+ ys)；F=T=fy﹒As

由（8）式得

對于深基坑支護結構中的主要參數計算，一定要充分結合工程所在地的土壤情況，合理選擇參數進行計算，方案設計可靠，施工質量才能保證。

2.4 施工注意事項

（1）基坑土方開挖時要保證冠（圈）梁、樁身混凝土強度能夠達到設計要求后才能進行。在排樁體內側進行土方垂直開挖，在此過程中，根據實際情況，可以采取工字鋼、土方擋板和堆砌砂包等加強措施來抵擋土壤[2]。

（2）在鄰近深基坑邊，開挖一條斷面為0.3m×0.3m的明溝，用以預防雨水對施工場地的影響，也利于地表雨水排放。

（3）支護樁間距較近，樁采取間隔成孔，鋼筋砼護壁方式施工；為了縮短施工時間，采取砼內加早強劑，以利砼早期強度增加等措施。

（4）深基坑開挖過程中，須對支護樁、土方邊坡進行變形觀測。

3 結束語

（1）首先，工程在結構設計時 ，深基坑支護工程要與結構設計同時設計。若在場地狹小，四周緊靠現有建筑物，土質較差的條件下，采用支護樁方案時，利用基礎樁作為支護樁是一種有效手段，擴大支護樁的技術經濟效果。

（2）大部分深基坑支護結構都屬于臨時性結構，但是其本身的質量直接關乎著整個施工活動的安全性與可靠性，一旦出現安全事故，將會對施工人員的生命安全帶來嚴重影響，進而導致整個工程項目經濟效益、社會效益等受到影響。因此，在開展房屋工程建設活動時，需要從項目本身出發，選擇科學合理的支護結構，并且要根據深基坑工程的特點進行設計，不斷優化設計，保證項目后續施工有序開展和積累寶貴的設計和施工經驗。