简述深基坑支护方案的设计思路

朱 凤 君

(咸阳职业技术学院，陕西 咸阳 712000)



简述深基坑支护方案的设计思路

朱 凤 君

(咸阳职业技术学院，陕西 咸阳 712000)

介绍了深基坑支护的设计原则、类型及特点，结合工程实例，从基坑支护结构的选择、支护设计参数及结构参数的确定等方面，阐述了深基坑支护方案的设计思路，有利于作出既经济又科学的支护设计方案。

深基坑，支护结构，设计参数，土钉墙支护

0 引言

近年来，高层建筑与市政建设处于大发展时期，因城市可利用土地越来越紧张，建筑业不得不尽可能的利用地下空间，使得工程基坑深度越来越深。因此，如何“安全、经济、可行”的进行深基坑支护设计，是从事岩土工程设计人员面对的一个难题。

1 深基坑支护设计原则

1.1 安全稳定性

基坑支护结构设计考虑分析两种极限状态：承载力极限状态和正常使用极限状态。承载力极限状态是指当支护结构达到最大承载力、土体失稳或过大变形，导致支护结构本身或周边环境破坏；正常使用极限是指支护结构变形已经妨碍到地下结构施工、影响基坑周边环境的正常使用功能。

1.2 经济性

基坑支护结构设计同时应考虑经济效益，即从工程的材料、工期、设备及环境等方面综合考虑，设计经济合理的支护方案。

2 支护类型及特点

根据基坑深度、地层、周围环境及荷载情况选择不同的支护结构；西安地区常用的深基坑支护类型有：

1)土钉墙支护：土钉墙是由土钉体、混凝土面板和被加固土体组成，是通过注浆土钉体、喷射混凝土面层及坑壁土体共同作用，形成复合土体，利用复合土体的自稳达到边坡支护的目的，其基坑支护深度不宜大于12.0 m，主要特点是工程造价低、施工简便、工期短。

2)喷锚支护：是指在开挖的坑壁中，按一定间距设置一定长度的锚杆体，锚杆体与喷射混凝土面层形成柔性支挡体系。挡土结构与坑壁原位土体共同作用，与土钉墙支护相比，在形成机理上属于主动制约的支护类型，其支护深度可以达到18.0 m以上。在工程施工中，喷锚支护常与土钉墙支护组合使用，形成复合土钉墙，充分发挥两种支护结构的优势，能取得较好的技术与经济效益。

3)桩锚支护：是利用桩很强的抗剪和抗弯能力，将桩作为挡土墙，同时锚杆的锚固段与原土体共同作用给排桩以预拉力，阻止基坑支护结构的变形从而达到边坡稳定的一种支护体系。其特点是适用于各种粘土、砂土及水位较高的地层情况，特别是基坑周边有较大集中荷载且无放坡空间的深基坑，但桩锚支护体系其成本较高，施工周期较长。

3 支护结构的设计

3.1 支护结构的选择

基坑工程具有很强的综合性和区域性特点，支护体系属临时性结构，具有较大的风险性；故深基坑支护方案设计时，应根据基坑深度、场地工程地质、水文地质条件、基坑周边邻近建(构)筑物、地下管线、周边荷载及施工手段等情况，对多种深基坑支护结构类型进行对比分析，按从简单到复杂、低价到高价的原则进行比选，选择出最合理的一种或多种联合支护形式的支护结构。

3.2 设计参数的取值

基坑支护设计的主要问题是稳定性和变形问题，而设计时所选的设计参数与其密切相关；设计参数的取值往往直接影响到整个基坑设计：太过保守即浪费，偏于风险即有可能引起基坑失事。因此要保证基坑支护的安全可靠与经济合理，必须合理正确的选取参数。设计参数主要有：土层主要参数(重度γ、粘聚力C、内摩擦角φ)、基坑侧壁安全系数及重要性系数γ0及结构计算分项系数。设计参数取值时，要对已有工程资料进行反演分析，并结合工程特点进行科学合理取值。

3.3 设计的计算和验算

根据两种极限状态的设计要求，深基坑支护设计的计算和验算应包括以下内容：1)根据支护类型、受力特点进行整体、局部稳定性计算；2)基坑支护结构的承载力计算(受压、受弯、受剪)；3)如有锚杆或内支撑时，应对其进行承载力计算、稳定性验算；4)地下水的控制计算、验算；5)对于安全等级一级的基坑，除上述内容外，还应进行支护结构的水平位移计算。

4 设计实例

4.1 工程概况

西安民乐园万达广场综合商业建筑，地上5层，地下2层，建筑物高度26.0 m，框架结构，采用桩基础，基础埋置深度-12.30 m；坑壁主要地层为：①-1层杂填土，平均厚度2.5 m；①-2层素填土，平均层厚2.0 m；②层黄土，平均层厚5.5 m；③层古土壤，平均层厚3.5 m；场地稳定水位深度为3.60 m～6.10 m。

4.2 基坑支护方案的选择

如图1所示(基坑支护平面)，拟建工程北侧为已建的6层裕华大厦，东、西及南侧为城市主干道路。基于基坑周边环境较复杂，基坑开挖较深，设计综合考虑基坑周边的道路及地下管网等设施、北侧建筑物的安全，须得严格控制基坑的变形及支护结构造价的合理性；经多种方案综合比较得出：基坑北侧AG段因离建筑物较近，采用桩锚组合的支护方案(AG段：Ⅱ—Ⅱ断面)；其余东、南、西侧距城市主干道路较近，采用复合土钉墙的支护方案(ABCDEFG段：Ⅰ—Ⅰ断面)；基坑降水采用井点降水方案。

4.3 支护设计参数

根据JGJ 120—99规程，结合基坑工程特点，基坑侧壁安全等级为一级，侧壁安全重要性系数γ0取1.10，根据勘察报告中的地基物理力学性质指标，结合基坑工程经验，综合确定坑壁土层主要参数(重度γ、粘聚力C、内摩擦角φ)，见表1。

表1 坑壁土层主要参数

4.4 基坑支护设计

经阅读勘察报告，分析土层参数，利用“理正深基坑支护”软件对土钉应力及抗拔、土钉墙内部稳定性及整体稳定性进行计算，从而最终确定支护方案的结构参数：

1)ABCDEFG(Ⅰ—Ⅰ断面，见图2)复合土钉墙支护方案：共布设8道土钉，水平间距1.5 m,垂直间距1.4 m,土钉入射角度15°,锚体直径为130 mm；第一排:122，L=9 m；第二排：125，L=12 m；第三排：128，L=15 m；第四排：125，L=13.5 m；第五排：128，L=15 m；第六排：125，L=13.5 m；第七排：125，L=12 m；第八排：122，L=9.0 m。面层钢筋网片为φ6@150×150 mm，加强钢筋筋网1φ14@1 500×1 500 mm；注浆水灰比1∶0.5,压力0.1 MPa。面板混凝土设计强度C20，厚度80 mm。

2)AG段(Ⅱ—Ⅱ断面，见图3)桩锚组合支护方案：护坡桩桩长17.0 m，桩直径800 mm，桩中心距1 500 mm。桩身通长配筋14Ф20，螺旋箍筋Ф8@150，加强箍筋Ф14@2 000，桩身混凝土强度C30，桩顶设置冠梁。共设置5道锚杆，锚杆入射角度为15°，成孔直径为150 mm，锚杆长度均为7.5 m，自由段1.5 m，锚固段6.0 m，锚杆钢筋为1φ18，锚杆注浆，水灰比为0.5，压力为0.3 MPa。桩外侧设置80 mm厚的混凝土面层，混凝土强度为C20，钢筋网片为φ6@150×150 mm。

5 结语

1)拟建“西安民乐园万达广场综合商业建筑”现已开始投入使用，施工过程中未出现任何安全问题，监测资料表明，基坑的水平位移和沉降位移都很小，满足规范的设计要求。

2)深基坑支护设计是一个复杂的系统工程，且支护类型较多。设计人员在深基坑支护设计时以“安全可靠、经济合理的原则、多种支护体系对比分析、因地制宜选择合理设计参数、设计验算符合规范要求”为思路，作出既经济又科学的支护设计方案。

[1] 龚晓南，高有潮．深基坑工程设计施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998.

[2] JGJ 120—1999，建筑基坑支护技术规程[S].

[3] 冯 谦，章 光.联合支护体系在深基坑工程中的应用研究[J].地下空间与工程学报，2007(2)：119-120.

On design ideas for support scheme of deep foundation pits

Zhu Fengjun

(XianyangPolytechnicCollege,Xianyang712000,China)

The paper introduces the design principle, types and features for the deep foundation pit support, and illustrates its design ideas from the selection for the foundation pit support structure, support design parameter, and identification of structural parameter, so as to provide some money-saving and scientific support design scheme.

deep foundation pit, support structure, design parameter, nailing wall support

1009-6825(2016)31-0078-02

2016-08-26

朱凤君(1984- )，女，讲师

TU463

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