談深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

吳彩萍

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院，山西長(zhǎng)治 046000)

1 工程概況

高河社區(qū)棚戶區(qū)改造項(xiàng)目擬建有1號(hào)～5號(hào)高層住宅樓和地下車(chē)庫(kù)，建設(shè)場(chǎng)地位于長(zhǎng)治縣郝家莊鄉(xiāng)高河村北，高村村東，漳河右岸。本工程擬采用大開(kāi)挖方式對(duì)整個(gè)建筑物和地下車(chē)庫(kù)基坑進(jìn)行開(kāi)挖，基坑底面積約31000m2，基底標(biāo)高為-8.18m，實(shí)際基坑平均開(kāi)挖深度為5.5 m左右，基礎(chǔ)下為5.0 m～13.0 m的粉細(xì)砂層，屬嚴(yán)重液化場(chǎng)地。局部基坑壁約3m的細(xì)砂層。

2 支護(hù)方案的確定

1)工程地質(zhì)條件。擬建場(chǎng)地原始地形起伏不大，場(chǎng)地較開(kāi)闊，原始地坪孔口標(biāo)高介于906.06～910.10之間，最大高差1.04m，整體呈北低。地層劃分及巖性特征表見(jiàn)表1。水文地質(zhì)條件:本次勘探深度范圍初見(jiàn)水位埋深約5.2m～5.60m，靜止水位埋深3.60m～4.70m，靜止水位標(biāo)高 904.94m～906.40 m?？碧狡陂g為平水期水位，水位年變幅約1.0m。2)支護(hù)樁的選用。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，要求支護(hù)樁既要做止水帷幕又要對(duì)第②層細(xì)砂進(jìn)行支護(hù)，最終確定采用水泥土攪拌樁，樁徑確定為500mm，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》2012第7.2.2的規(guī)定，止水帷幕進(jìn)入下臥相對(duì)隔水層②2層和③層粉質(zhì)粘土層不宜小于1.5m，實(shí)際取2.0m。

表1 地層劃分及巖性特征表

3 水泥土樁計(jì)算

3.1 計(jì)算參數(shù)確定

按水泥土樁樁徑500mm，垂直于基坑坑壁方向布置五排樁，樁距350mm，搭接150mm，最外側(cè)兩排按100mm搭接，則水泥土墻寬度為2.0m，樁長(zhǎng)9.0m，嵌固深度為6.0m。

根據(jù)JGJ120-2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程確定基坑支護(hù)安全等級(jí)為三級(jí)，水泥土墻重度22.0kN/m3，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0.9，水泥土開(kāi)挖齡期時(shí)的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取800kPa，荷載綜合分項(xiàng)系數(shù)1.25，要求放坡地面無(wú)局部附加荷載。

3.2 作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力計(jì)算

1)計(jì)算公式。

對(duì)于地下水位以上或水土合算的土層:

2)擋土墻上的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。

支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面以上放坡土體自重產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值:

墻頂面處的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值:

同理得墻頂面向下①層底、水位處和由墻頂面向下1.875 m處的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值分別為 Δσk=29.55kPa，Δσk=41.24kPa和Δσk=50kPa。墻頂面處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:

a.①層土底面處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:

b.①層土主動(dòng)土壓力的臨界深度:

同理可計(jì)算得②層土頂?shù)闹鲃?dòng)土壓力強(qiáng)度pa2頂=(29.55+20×1)×0.406=-20.12kPa。

水位處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度pa2水位=(41.24+20×1)×0.406=28.82kPa。

墻頂面下1.875 m處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:

墻底面處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:

3)擋土墻上的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。

基坑底面處ep=0。水位處被動(dòng)土壓力強(qiáng)度ep水=19.5×1×2.464=48.05kPa。墻底面處被動(dòng)土壓力強(qiáng)度ep底=(19.5×1+9.5×5)×2.464=165.09kPa。

4)土壓力合力E及合力作用點(diǎn)距墻底的距離計(jì)算。

根據(jù)主、被動(dòng)土壓力沿墻高的分布可算得:

Ea=350.79kN/m;Ep=556.87kN/m。

對(duì)應(yīng)的距墻底的合力作用點(diǎn)為aa=2.81 m，ap=2.18 m。

3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)正截面承載力驗(yàn)算及抗滑移、抗傾覆等穩(wěn)定性驗(yàn)算

1)基坑底面處截面驗(yàn)算。

Mk=58.43kN·m，彎矩設(shè)計(jì)值M=r0rFM=0.9×1.25×58.43=65.73kN·m。

剪應(yīng)力驗(yàn)算:

基坑底面處以上主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值:

基坑底面處正截面承載力驗(yàn)算滿足要求。

基坑底面下0.8 m處截面驗(yàn)算。

剪應(yīng)力驗(yàn)算:

基坑底面下0.8 m處以上主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值:

基坑底面下主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力相等處正截面承載力驗(yàn)算滿足要求。

2)抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算。

滿足要求。

3)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。

4)整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算。

計(jì)算方法:瑞典條分法;應(yīng)力狀態(tài):有效應(yīng)力法。

條分法中的土條寬度:0.40m。

計(jì)算公式:

整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.306＞1.3，滿足要求。

5)抗隆起穩(wěn)定性計(jì)算。

從支護(hù)底部開(kāi)始，逐層驗(yàn)算抗隆起穩(wěn)定性，結(jié)果如下:

支護(hù)底部，驗(yàn)算抗隆起。

Ks=4.672≥1.400，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

6)抗流土穩(wěn)定性驗(yàn)算。

K=(2.00×6.00+0.80×2.00)×9.50/3.00×10.00。

K=4.307≥1.4，滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

深基坑支護(hù)工程是近年來(lái)隨著城市高層建筑發(fā)展而發(fā)展的一門(mén)新的實(shí)踐工程學(xué)，支護(hù)方法也有多種，如何選取一種在經(jīng)濟(jì)技術(shù)上都合理的支護(hù)類型，對(duì)設(shè)計(jì)者尤為重要。結(jié)合本工程的施工過(guò)程，以下幾點(diǎn)應(yīng)引起注意:1)打樁完成且樁體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后方可開(kāi)挖基坑。2)水泥土攪拌樁的樁體施工時(shí)，搭接尺寸及質(zhì)量要保證，否則不能起到帷幕作用。3)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法還有待于理論上的完善。

［1］GB 50330-2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 120-2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.