常州樁錨基坑支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和變形分析

姜杰

(常州市工務(wù)工程管理有限公司，江蘇 常州213000)

隨著當(dāng)今社會各方面的快速發(fā)展，對城市地下空間工程開發(fā)的需要愈發(fā)強烈，地鐵線路、地下商場乃至高層建筑都對地下工程有著很高的要求，隨即涌現(xiàn)出大規(guī)模的基坑工程[1,2]。基坑工程設(shè)計的目的是為了保護周邊道路、已有建筑及管線等不會因基坑開挖受到影響。現(xiàn)階段，基坑支護方案有許多種，但也是利弊混雜，因此在基坑支護設(shè)計選型時，要從安全、經(jīng)濟、施工等多方面考慮。李磊[3]等人將基坑監(jiān)測實測數(shù)據(jù)結(jié)合有限元軟件對基坑圍護結(jié)構(gòu)的水平位移隨著基坑開挖深度的增大及時間的變化情況進行了數(shù)值模擬研究，并考慮了地下水對基坑支護體系的影響效應(yīng)。惠揚磊[4]等人基于理正的設(shè)計與分析，確定了基坑側(cè)壁橫向位移及樁體的內(nèi)力情況。本文基于理正深基坑對某基坑工程支護設(shè)計方案進行計算，并與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對比。

1 工程概況

本基坑工程位于常州市經(jīng)開區(qū)延陵東路，擬建建筑東側(cè)為已建門診綜合樓，南側(cè)為延陵東路，北側(cè)為常戚路，西側(cè)為應(yīng)急避難場所，擬建物工程重要性系數(shù)等級為二級。本場地地貌分區(qū)屬于太湖水網(wǎng)平原區(qū)，地貌單元屬于高亢平原。基坑面積約10000m2，周長約500m，基坑最大開挖深度為12.94m，±0.00=黃海標(biāo)高+4.06m。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（DGJ32/TJ 208-2016）第4.0.3 條及圖E.03 太湖水網(wǎng)平原區(qū)第四紀晚更新世（Q3）地層出露或潛埋區(qū)分布圖可以確定本工程勘查深度范圍內(nèi)揭示土層的地質(zhì)年代主要為第四紀全新世及中、晚更新世沖擊相松散沉積物。孔隙潛水主要賦存于①雜填土、②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中，水位埋深于地面下0.70～1.70m，淺層承壓水主要分布于⑧1粉土夾粉質(zhì)黏土、⑧2粉砂內(nèi)，深層承壓水賦存于⑨4粉砂中。

2 基坑支護設(shè)計

本基坑工程東側(cè)臨近已建的門診綜合樓，為了防止地面沉降變形從而影響到已有重要建筑的安全性，對該支護段采取鉆孔灌注樁+雙軸攪拌樁支護，支護結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1 所示。各土層參數(shù)如表1 所示。

圖1 支護結(jié)構(gòu)剖面圖

表1 土層參數(shù)

2.1 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁直徑800mm，樁間距1000mm，混凝土強度等級C30，樁長11.20m，表面噴射60mm 厚砼面層，樁頭錨入冠梁50mm，樁頂冠梁尺寸1000×800，混凝土強度等級C30。

2.2 雙軸攪拌樁

雙軸攪拌樁直徑800mm，軸間距500mm 布置，相互搭接200mm，幅與幅間距1000mm，樁長8.0m，水泥摻量15%。

2.3 基坑降排水

基坑坡頂設(shè)置一定坡度的混凝土翻邊，坑內(nèi)坡腳設(shè)置排水溝+集水井，坡面設(shè)置泄水孔，基坑降水采用輕型井點降水，基坑降水的降深控制在坑底以下0.5～1.0m。

2.4 監(jiān)測

本基坑項目主要監(jiān)測項目為坡頂?shù)某两蹬c水平位移，周邊地表沉降；水位檢測；周邊道路及管線監(jiān)測；周邊建筑物沉降監(jiān)測。

3 理正深基坑計算

3.1 整體穩(wěn)定性驗算

整體穩(wěn)定性驗算如圖2 所示，采用瑞典條分法進行計算，土條寬度1m，滑裂面圓弧半徑R=12.509m，圓心坐標(biāo)：x=-0.514m，y=7.339m,整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.706＞1.30，滿足規(guī)范要求。

圖2 整體穩(wěn)定性驗算

3.2 抗傾覆驗算

抗傾覆（對支護底取矩）穩(wěn)定性驗算：

滿足抗傾覆要求。

3.3 抗隆起驗算

3.3.1 從支護底部開始，逐層驗算抗隆起穩(wěn)定性，結(jié)果如下：

滿足抗隆起穩(wěn)定性要求；

3.3.2 深度11.750 處，驗算抗隆起：

3.4 流土穩(wěn)定性驗算

故，滿足流土穩(wěn)定性安全要求。

3.5 嵌固深度構(gòu)造驗算

嵌固構(gòu)造深度=嵌固構(gòu)造深度系數(shù)×基坑深度=0.8×5.14=4.112m，實際嵌固深度采用值為5.1m＞4.112m，滿足要求。

3.6 嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗算

工況1：Ps=257.283≤Ep=928.736，土反力滿足要求。

4 基坑現(xiàn)場監(jiān)測對比

圖4 內(nèi)力位移包絡(luò)圖

本基坑開挖工程有第三方監(jiān)測單位依據(jù)相關(guān)規(guī)范進行了監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2 所示。同時，依據(jù)理正深基坑計算結(jié)果可知，采用三角形法、拋物線法及指數(shù)法獲得的地表沉降量有所不同，最大沉降量分別為6mm，10mm，5mm，實際沉降值均在預(yù)測變形之內(nèi)。地表沉降圖及內(nèi)力位移包絡(luò)圖如圖3、4 所示。

圖3 地表沉降圖

表2 周邊建筑物垂直位移變化量監(jiān)測值

5 結(jié)論

以實際基坑工程項目為背景，采用理正深基坑對選定支護段進行了設(shè)計計算，并將沉降計算結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果進行對比，得出以下結(jié)論：

5.1 本基坑工程的基坑支護方案提出采用鉆孔灌注樁+雙軸攪拌樁，鉆孔灌注樁樁頂錨入冠梁，可以達到預(yù)期效果，支護方案合理。

5.2 通過理正深基坑軟件可以快速設(shè)計計算基坑支護形式的安全性及合理性。

5.3 采用三角形法及指數(shù)法的理正深基坑變形計算結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果較為接近。