1、某高层建筑基坑围护结构优化设计摘要：结合某高层建筑基坑围护结构设计的工程实例，对方案进行优化，运用理正基坑支护设计软件，结合建筑基坑支护技术规程（GJG120-99） 、建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）对该基坑支护方案进行了优化设计，主要包括对锚索水平间距及长度进行优化，对锚索水平角度的调整，对嵌固深度进行优化等相关方面，在满足设计规范要求的同时，也大大降低了工程造价，缩短工期，获得最佳的经济效益和社会效益。 关键词：高层建筑;基坑围护，优化设计；锚索；嵌固深度 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 前言 深基坑工程是一项综合性很强的系统工程。基坑围护体系必须保
2、证基坑围护四周边坡的稳定性，并满足地下室施工有足够空间的要求；保证基坑四周相邻建筑物、构筑物和地下管线在基坑工程期间不受损害，保证其正常安全使用；保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。 本文结合某工程实例，对高层建筑基坑围护结构原方案进行优化设计，对锚索水平间距及长度进行优化，对锚索水平角度的调整，对嵌固深度进行优化等，对今后类似的工程具有一定的指导意义。 一、工程概况 1.本工程主要由 A 塔、B 塔、裙楼以及地下室构成。 2.主体建筑 A 塔、B 塔分别为地上 57 层、33 层，裙楼地上 8 层，整体设置四层地下室。 3.基坑规模：基坑面积约为 20000，基坑总延长米约为 550m。
3、4.基坑开挖深度：考虑 200mm 厚基底垫层，普通区域开挖深度约21.4m，A 塔楼区域开挖深度 23.4m，B 塔楼区域开挖深度为 23.4m。 本工程西侧和北侧紧邻多幢建筑，东侧和南侧邻近交通主干道，且东、南、北三侧道路下均设市政管线，基坑周边环境保护要求较高，邻近建筑、市政管线和道路是本工程的重点保护对象。 根据业主提供的该工程地质勘察报告，各土层的基坑设计参数如表1 所示。 表 1 各土层基坑设计参数表 二、基坑围护方案稳定性的验算 1 分析方法 本文仅对 B 塔区域和裙楼区域进行稳定性的验算，本基坑内力计算方法采用增量法，采用地质勘察报告所提供的基坑围护设计参数，基坑周围土体简化为
4、作用在相应结点上的弹簧；土体弹簧的直线刚度用 m 法按不同土层分层计算；连续墙上的荷载为墙背侧向土压力、水压力对墙体的推力，按郎肯土压力理论分层计算。数值分析法采用 m 法进行支护结构的位移计算。 以上方法利用理正深基坑设计软件来计算。 2 基坑围护结构安全计算 基坑工程设计计算包括三个部分的内容，即稳定性验算、结构内力计算和变形计算。稳定性验算是指分析土体或土体与围护结构一起保持稳定性的能力，包括整体稳定性、抗倾覆稳定及抗滑移稳定、坑底抗隆起稳定和抗渗流稳定等，基坑工程设计必须同时满足这几个方面的稳定性。结构内力计算为结构设计提供内力值，包括弯矩、剪力等，不同体系的围护结构，其内力计算的方法
5、是不同的；由于围护结构常常是多次超静定的，计算内力时需要对具体围护结构进行简化，不同的简化方法得到的内力不会相同，需要根据工程经验加以判断；变形计算的目的则是为了减少对环境的影响，控制环境质量，变形计算内容包括围护结构的侧向位移、坑外地面的沉降和坑底隆起等项目。 3 “两墙合一”地下连续墙结合预应力锚索设计概况 本工程采用 800mm 厚的两墙合一地下连续墙作为基坑围护结构，普遍区域地下连续墙嵌固到基底以下约 12m。锚索水平间距为 1.5m，锚索水平角度为 10。 图 1 两墙合一地下连续墙节点样图 图 2 裙楼区域剖面布置示意图 图 3B 塔楼区域剖面布置示意图 三 原方案稳定性验算结果
6、应用理正软件计算，其计算过程见表 2 和表 3。 表 2B 塔区域支锚信息 表 3 裙楼区域支锚信息 表 4 原方案稳定性验算结果 四 优化方案稳定性验算 1 优化依据 根据各规范要求，并运用理正基坑支护设计软件反复进行验算，各计算结果均满足规范要求，最终得出优化方案。 2 将优化方案中锚索的角度调整为 12，锚索水平间距为 1.8m，嵌固深度为 12m。B 塔楼区域西侧根据周边地层环境，分两部分验算，由于相邻建筑存在较深基坑，故在此区域基坑设置内撑进行支护，边长为16m，共设 7 层。其相关信息见下表 5；B 塔楼区域基坑其余段用锚索进行支护，其相关信息见下表 6；裙楼区域验算相关信息见下表
7、 7，方案稳定性验算结果见下表 8。 表 5B 塔区域内撑段信息 表 6B 塔区域锚索段信息 表 7 裙楼区域支锚信息 表 8B 塔区域稳定性验算结果 五 结论 本基坑围护方案优化设计中充分了解和分析场地工程地质情况及环境保护情况，遵循安全、经济、施工方便的原则，将原方案中锚索水平间距优化为 1.8m，锚索角度优化为 12，嵌固深度为 12m，锚索与锚索的间距也进行相应的调整。B 塔楼区域围护结构分为加内撑支护和锚索支护，裙楼区域围护结构全为锚索支护，经过全面的优化，本基坑支护方案能满足其稳定性，也大大提高了对周边建筑环境的安全性。建议采用经过优化的基坑支护方案设计。 参考文献： 1中华人民共
8、和国建设部。建筑基坑支护技术规程（JGJ 12099）S.北京：中国建筑工业出版社，1999. 2中华人民共和国建设部。建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）S.北京：中国建筑工业出版社，2006. 3基础工程施工手册编写组编著，基础工程施工手册.北京：中国计划出版社，1996. 4卢肇均，吴肖茗，张肇坤.锚杆技术及其应用A.铁道科学研究院论文集C.北京：1985. 5黄强，崔永宁.深基坑支护工程实例集M.北京：中国建筑工业出版社，1997:1-16. 6赵洪波，茹忠亮.基坑支护设计优化研究.岩土工程学报，2006，S28:15251528. 7简浩，顺国荣，齐良锋.基坑书香斜支撑基础设计.地下空间2004，Vol.24(S12):692-694
