深基坑排樁錨桿支護(hù)與穩(wěn)定計(jì)算

劉冒佚，周進(jìn)

（1重慶市設(shè)計(jì)院，重慶400015；2重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶400045）

深基坑排樁錨桿支護(hù)與穩(wěn)定計(jì)算

劉冒佚1，周進(jìn)2

（1重慶市設(shè)計(jì)院，重慶400015；2重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶400045）

1 深基坑的發(fā)展及支護(hù)原理

為了節(jié)省土地，充分利用地下空間，地下建筑及隧道等工程大幅增加，而諸如地下室、地下商場(chǎng)、地下車庫、地鐵站等工程施工都會(huì)面臨深基坑問題，而且基坑開挖越來越深，深基坑工程越來越多；同時(shí)，密集的建筑物，大深度基坑周圍的復(fù)雜地下設(shè)施，都使得深基坑支護(hù)問題愈來愈重要[1][2]。對(duì)此，需要認(rèn)識(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和地質(zhì)條件，選擇合適的基坑支護(hù)方案。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要作用是用來承受坑壁土和水產(chǎn)生的水平壓力。其技術(shù)原理是依靠支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入坑地土層中部分的水平阻力(懸臂式支護(hù))以及在支護(hù)結(jié)構(gòu)上部的拉錨或支撐(錨拉式支護(hù))來保護(hù)支護(hù)土壁的穩(wěn)定，以保證在基坑挖土期間擋土、擋水，保證基坑開挖和基礎(chǔ)(地下室)結(jié)構(gòu)施工能安全、順利進(jìn)行[3]。

2 深基坑支護(hù)方案及土壓力計(jì)算

以位于重慶渝北經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的3棟33層框剪結(jié)構(gòu)高層為例，其基礎(chǔ)采用后壓漿灌注樁，擬建場(chǎng)地地貌單元為騎馬山山前沖積平原，地層為第四紀(jì)地層，主要為雜填土、粉土、粉質(zhì)粘土及部分粉砂，場(chǎng)地地層分部較穩(wěn)定；場(chǎng)地地下水屬第四系孔隙潛水，靜止水位埋深1.0m～1.2m，水位標(biāo)高3.17m～3.60m?；又荛L(zhǎng)約20×16m，最大開挖深度9m?；游鱾?cè)距西二路28m，南側(cè)距高層建筑物（樁基礎(chǔ)）30m，東側(cè)距5層建筑物（筏板基礎(chǔ)）11m，北側(cè)距4層建筑物距離15m。場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)條件如表1所示。

2.1 支護(hù)方案

根據(jù)該地區(qū)的地質(zhì)條件及當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)決定采用鉆孔灌注樁做排樁及排樁錨桿聯(lián)合支護(hù)的模式，同時(shí)由于該工程周邊地下水位較淺，所以在排樁外兼做深層攪拌樁作為止水帷幕。排樁錨桿支護(hù)模式具有施工簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)效益較好，對(duì)周圍環(huán)境影響較小的優(yōu)點(diǎn)[4]。排樁錨桿支護(hù)采用雙軸水泥土攪拌樁，直徑700㎜，樁間搭接200mm，采用42.5#普通硅酸鹽水泥做固化劑，水灰比控制在0.5，水泥摻入比為18%（其中取r=19kN/m3,），止水帷幕沿基坑邊布置雙排，局部單排，內(nèi)側(cè)增加高壓旋噴樁，高壓旋噴樁徑600㎜，樁間搭接200mm，采用42.5#普通硅酸鹽水泥做固化劑，水灰比控制在1，水泥摻入比為30%（見圖1）。

表1 場(chǎng)地巖土地質(zhì)條件

圖1 排樁支護(hù)方案簡(jiǎn)圖

2.2 土壓力計(jì)算

根據(jù)土壓力計(jì)算采用朗肯土壓力理論，矩形分布模式，粘土層采用水土合算，非粘土采用分算[5]。求支撐軸力是用等值梁法，對(duì)凈土壓力零點(diǎn)求力矩平衡而得。樁長(zhǎng)是根據(jù)樁端力矩求出，并應(yīng)滿足抗隆起及整體穩(wěn)定性要求，各段的抗隆起、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、位移計(jì)算詳見點(diǎn)電算結(jié)果。

根據(jù)設(shè)計(jì)基坑排樁四周巖土的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)面的分布形式，土層松散程度來定性該排樁是彈性樁。

β為樁的變形系數(shù)，以m-1計(jì)，按下式計(jì)算

式中，

m-水平方向地基系數(shù)隨深度而變化的比例系數(shù)（kN/m4），Bp-樁的正面計(jì)算寬度（m），

E-樁混凝土的彈性模量（kPa），I-樁的截面慣性矩（m4），h2-滑動(dòng)面以下樁的長(zhǎng)度（m）。

計(jì)算時(shí)，不考慮支護(hù)樁體與土體的摩擦作用，且不對(duì)主、被動(dòng)土壓力系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，僅作為安全儲(chǔ)備處理。計(jì)算所得土壓力系數(shù)如表2所示。

表2 土壓力系數(shù)

土壓力的計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3所示。

圖3 地表沉降圖

3 排樁設(shè)計(jì)計(jì)算及穩(wěn)定性驗(yàn)算

3.1 樁身尺寸及錨桿內(nèi)力

排樁內(nèi)側(cè)與排樁外側(cè)的內(nèi)力采用彈性法和經(jīng)典算法所得的最大內(nèi)力如表3所示，根據(jù)以上所計(jì)算出的土壓力值可以得出，基坑內(nèi)側(cè)允許最大彎矩111.81kN.m，基坑外側(cè)允許最大彎矩48.01kN.m，最大剪力83.50kN。

表3 內(nèi)力取值

錨桿參數(shù)及內(nèi)力如表4和表5所示。

3.2 深基坑整體穩(wěn)定驗(yàn)算

抗傾覆安全系數(shù):

Mp——被動(dòng)土壓力及錨桿力對(duì)樁底的彎矩,其中錨桿力由等值梁法求得；

Ma——主動(dòng)土壓力對(duì)樁底的彎矩；

Ks=1.579>=1.200,滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 土壓力計(jì)算圖（單位kPa）

4 結(jié)論

該文對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作原理，支護(hù)系統(tǒng)以及常見的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行了總結(jié)。不同的支護(hù)類型適合于不同的條件，樁錨結(jié)構(gòu)是在深基坑工程應(yīng)用最廣泛的，這基于它在深基坑支護(hù)中具有施工簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)效益較好，對(duì)周圍環(huán)境影響較小的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。并在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)不同的地基情況采用不同的地基抗力計(jì)算方法，并通過工程實(shí)例加以證明。

表4 錨桿參數(shù)

表5 錨桿內(nèi)力

[1]劉俊巖.深基坑工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001：233

[2]秦惠民，葉政青.深基坑施工實(shí)例[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992：145-148

[3]陳肇元.土釘支護(hù)在深基坑工程中的應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997：45

[4]司徒廣.基礎(chǔ)工程的降水[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993：102-105

[5]王士川,李惠民,胡長(zhǎng)鳴,等.施工技術(shù)[M].冶金工業(yè)出版社,2003：176-181

責(zé)任編輯：李紅

Pilesand anchor Supportof Deep Foundation Pitsand Stability Calculations

深基坑支護(hù)是基坑在較深空間下開挖，但空間限制不允許放坡而只能采用支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行垂直開挖的設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)。深基坑通過采用鉆孔灌注樁做排樁及排樁錨桿聯(lián)合支護(hù)的模式，并采用m法計(jì)算地基抗力，表明排樁支護(hù)在深基坑支護(hù)中具有施工簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)效益較好，對(duì)周圍環(huán)境影響較小的特點(diǎn)。

深基坑；排樁支護(hù)；穩(wěn)定計(jì)算

Deep foundation pits are p laced in deep underground and need to be excavated.But there is no enough room for slope or there are buildings, underground pipelines and roads nearby so only design and construction technology of vertical excavation under the protect of supporting structure works.The authorsmake row pilesby using cast-in-situ bored piles for this deep foundation pitand row pileswork w ith anchor support,and calculate foundation resistancebym(-)method.The resultshow s that row piles in deep foundation pitsupportareeasily hand led,efficient,and have little impact on the surrounding environment.

deep foundation pit;row piles;anchorsupport;stability calculation

TU 473

A

1671-9107（2012）06-0048-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.06.048

2012-05-07

作者介紹：劉冒佚（1985-），男，重慶榮昌人，學(xué)士，助理工程師，主要從事結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)。