談斜支撐在成都東郊基坑支護(hù)工程中的運(yùn)用

張芬 陳曦 鄭煒

(中國(guó)建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610052)

0 引言

成都東郊膨脹性粘土中含有大量的蒙脫石—伊利石混合型親水性礦物，該區(qū)域內(nèi)的膨脹性粘土具有較明顯的遇水膨脹、失水收縮的特性。由于膨脹性粘土在含水量不同的情況下，其巖土力學(xué)特性差異極大，使得該區(qū)域基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的膨脹性粘土參數(shù)(尤其是粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ)的取值一直存在著較大的爭(zhēng)議。東郊存在大量的復(fù)雜老舊的市政管網(wǎng)，在基坑周邊難免會(huì)出現(xiàn)不明滲水點(diǎn)，若按膨脹性粘土天然含水率下的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，則容易給基坑安全造成嚴(yán)重隱患;若按照膨脹性粘土飽水狀態(tài)下的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，則易造成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)過(guò)強(qiáng)，造價(jià)過(guò)高，由于基坑支護(hù)工程屬于臨時(shí)性、輔助性工程，這無(wú)疑將給建設(shè)單位增加不必要的投入。正是由于設(shè)計(jì)上的不確定性，使得該區(qū)域基坑支護(hù)一直是成都地區(qū)基坑支護(hù)較易出問(wèn)題的區(qū)域。一直以來(lái)，很多學(xué)者都嘗試著找到一種經(jīng)濟(jì)且安全的基坑體系作為該區(qū)域基坑支護(hù)推廣的方法。成都航天通信設(shè)備有限責(zé)任公司東調(diào)搬遷改造項(xiàng)目基坑支護(hù)工程，采用支護(hù)樁+斜支撐的基坑支護(hù)方式，利用“強(qiáng)撐”+“弱樁”的思路，有效的、經(jīng)濟(jì)合理的解決了基坑支護(hù)中的難點(diǎn)問(wèn)題。

1 工程概況

工程位于成都市成華區(qū)龍?zhí)豆I(yè)園內(nèi)，焊研科技與三方電器以北，光明乳業(yè)與攀鋼集團(tuán)之間。距東三環(huán)路約2 km，交通方便。場(chǎng)地地層主要為雜填土，厚度0．80 m～1．30 m;膨脹性粘土4．60 m ～7．90 m;全風(fēng)化泥巖 5．00 m ～ 6．50 m;強(qiáng)風(fēng)化泥巖1．50 m～2．40 m;中風(fēng)化泥巖。地貌單元屬于岷江三級(jí)階地，膨脹性粘土的自由膨脹率較大?；由疃葹?1．00 m。場(chǎng)地東側(cè)、西側(cè)為已建廠區(qū)道路;北側(cè)距離基坑開(kāi)挖線9．00 m，為已建1層廠房;南側(cè)距離基坑開(kāi)挖線1．45 m，為已建的4層科研用房。

2 支護(hù)方案的選擇

該工程基坑深度達(dá)11．00 m，屬深基坑?；拥谋眰?cè)、東側(cè)、和西側(cè)或?yàn)閺S區(qū)道路或已建建筑離基坑較遠(yuǎn)，對(duì)基坑變形控制要求不高，擬采用排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，考慮到膨脹性粘土中錨索桿件的抗拔值受土體含水量的影響很大，效果較差，故擬采用雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)替代錨拉樁支護(hù)結(jié)構(gòu):樁徑1．20 m，前排樁樁間距2．00 m，后排樁樁間距4．00 m，前排樁之間，后排樁之間分別通過(guò)冠梁相連，前、后排樁之間通過(guò)連梁相連?；幽蟼?cè)距離已建建筑僅1．45 m，該側(cè)基坑支護(hù)為整個(gè)基坑支護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。受施工作業(yè)面的限制，該側(cè)支護(hù)樁僅能選1．20 m的單排樁。為控制基坑變形，在該側(cè)設(shè)置樁樁相連的單排樁，樁身設(shè)置兩道腰梁，并設(shè)置38根斜支撐。

平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 基坑平面布置圖

3 計(jì)算步驟

基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)、西側(cè)雙排樁的計(jì)算過(guò)程不是本文討論的重點(diǎn)，研究此方面的文章也較多，在此不再贅述?，F(xiàn)就斜支撐+單排樁的計(jì)算步驟詳述如下:

1)計(jì)算模型的建立。

已建建筑的基礎(chǔ)埋深約為2．50 m，為控制基坑變形，在2．50 m，5．00 m處各設(shè)置1道斜支撐，其計(jì)算模型如圖2所示。

2)計(jì)算步驟。

a．旋挖樁的計(jì)算。

圖2 基坑計(jì)算模型圖

Ks=3．248 ＞1．250，滿足規(guī)范要求。

Ks=3．899 ＞1．250，滿足規(guī)范要求。

Ks=2．940 ＞1．250，滿足規(guī)范要求。

Ks=3．503 ＞1．250，滿足規(guī)范要求。

Ks=2．184 ＞1．250，滿足規(guī)范要求。

安全系數(shù)最小的工況號(hào):工況5(見(jiàn)圖3)。

圖3 內(nèi)力包絡(luò)圖

最小安全Ks=2．184＞1．250，滿足規(guī)范要求。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1，表2，整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4。b．斜支撐腰梁的計(jì)算。

表1 截面參數(shù)

表2 內(nèi)力取值

圖4 整體穩(wěn)定驗(yàn)算簡(jiǎn)圖（單位：m）

計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5。

圖5 幾何尺寸及荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖（單位：mm）

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖6～圖9。

圖6 彎矩包絡(luò)圖（調(diào)幅后）（單位：kN·m）

圖7 剪力包絡(luò)圖（單位：kN）

圖8 計(jì)算配筋簡(jiǎn)圖

圖9 選筋簡(jiǎn)圖

c．斜撐對(duì)腰梁局部受壓驗(yàn)算。

Fl≤1．35βcβlfcAln。

βl=

Fl=875 ×1．414=1 237 kN。

Ab=1 ×0．6=0．6 m2。

Al=0．25 ×3．14 ×0．609 ×0．609=0．29 m2。

βl=1．44。．25 ×3．14 × (0．8 ×0．8 －0．581 ×0．581)=0．24 m2。cβlfcAln=1．35 × 1 × 1．44 × 14．3 × 0．24 × 1 000=Aln=0

1．35β 6 672 kN＞1 237 kN，滿足要求。

d．斜撐對(duì)腰梁受沖切驗(yàn)算。

ps=1 237/(1 ×0．8)=1 546 kPa。

Fl=1 546 ×0．2=309 kN。

0．7βhftbmh0=0．7 ×1 ×1 430 ×0．9 ×0．6=541 kN ＞309 kN，滿足要求。

e．基樁抗水平力驗(yàn)算。

樁配筋20根直徑25鋼筋，鋼筋總面積:

As=20 ×0．25 ×3．14 ×25 ×25=9 812．5;

樁截面積 Ap=0．25×3．14×1 000×1 000=785 000;

配筋率n=As/Ap=1．25% ＞0．65%，則單樁水平承載力特征值:

4 結(jié)語(yǔ)

斜支撐由于自身的剛度大，變形小，將其與排樁相結(jié)合，可大大減小排樁支護(hù)的嵌固端，從而減少基坑支護(hù)的工作量，達(dá)到保證安全的情況下，降低基坑造價(jià)的目的。在成都東郊膨脹性粘土地區(qū)，由于地下水會(huì)大大降低膨脹性粘土的粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ值，使得錨索在該區(qū)域?qū)嶋H的使用效果很差，斜支撐以其自身的特點(diǎn)，可以可靠的給排樁提供一個(gè)有效的支點(diǎn)，減少樁頂變形量，在該區(qū)域的基坑支護(hù)中有著很大的適用性。

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

［2］DB 51/T5026-2001，成都地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］DB 51/T5072-2011，成都地區(qū)基坑工程安全技術(shù)規(guī)范［S］．