1、深基坑支护结构设计案例分析摘要：笔者利用理正基坑软件对某基坑支护工程进行了计算分析，各项数据均满足规范要求。实践表明，支护结构完全满足工程安全需要，确定了社会经济效益。 关键词：深基坑、支护结构、结构设计、理正软件 中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况 广州某高层建筑，总建筑面积为 76877m2，其中地面 42 层，地下 4层地面 43 层。工程位于市中心，施工场地狭小，四周与市政道路和已有建筑相邻，工程基坑开挖深度为 14.5m，南北侧有市政道路，东西侧有已有建筑，其中东侧距离道路 8m；西侧与一栋 7 层楼建筑相邻，相距 9m；南侧到道路的距离只有 7m，
2、北侧与一栋 16 层建筑相距 18m。 各土层主要物理性质参数详见见表 1。 表 1 各土(岩)层主要物理力学参数指标值 1.2.2 水文地质 地质勘察报告显示，工程场地内的地下水位埋深 1.001.70m 之间。2 基坑支护方案选型 2.1 设计标准 该基坑工程位于市中心，施工范围狭小，其中两面与市政道路相邻，另外两边周围都有建筑物，根据规范要求，该基坑的安全等级为一级，重要性系数取 1.1。规范要求，基坑支护结构的最大水平位移不能超过30mm，也不能超出基坑深度的 0.0025 倍。 2.2 基坑支护结构的选型 该建筑地下室共有四层，整个地下室平面内较为规则，底板厚度为850mm，标高为
3、14.40m。工程所在地下水位较高。此外，基坑四周有道路和已有建筑，基坑施工面积较大，如果采用排桩支护的话，可以有效减少施工场地面积，减少基坑对周围建筑、道路的影响。通过专家研究，最后决定采用排桩外+锚杆（局部区域设置内撑两道）的施工方案，详见图 1 所示。 （1）排桩。为了减少施工对周围建筑物的干扰影响，排桩采用的是钻孔灌注桩，桩基深度达到 16.5m，桩径为 0.85m，桩间距离为 1.1m。桩基中的钢筋笼主筋为 16180，加强筋为 161500,箍筋为 10180，桩身采用 C30 混凝土。 （2）锚杆。基坑共设有两道锚杆，锚杆直径均为 150mm，其中，第一道锚杆位于桩顶-1.0m
4、处，锚杆长度为 9.8m，倾斜角为 40；第二道锚杆位于桩顶-6.7m 处，倾斜角为 25，锚杆长度为 10.2m。锚杆的轴向力设计值为 420kN（第一道） 、400kN（第二道） 。 （3）冠梁。冠梁能有效提高基坑支护体系的整体刚度，本工程冠梁横截面为 850mm600mm，冠梁的配筋如下：梁上部、下部各设主筋220，中部设置构造钢筋 418,箍筋则为 10180（2） ，采用 C30 的混凝土。 3 基坑支护的计算 3.1 计算软件的选用 采用理正基坑设计软件进行设计，该软件可以计算出基坑的内力分布、强度、沉降位移、水平位移，同时可以对基坑进行整体稳定性、抗隆验算分析。该软件在工程实践中
5、大量应用，是我国基坑设计计算的常用软件。 3.2 设计荷载 基坑设计主要考虑土压力、水压力的永久荷载，以及地面可变荷载。其中土压力采用沙土分离计算（地下水位以上）和水土合算（地下水位以下）的方法，基坑外侧水压力为钻孔初见水位，内侧则为坑底-0.5m 处。地面活荷载按照基坑周围一米处 18KPa 超载进行计算，基坑出土区域按照 45KPa 超载进行计算。 3.3 施工工况分析 （1）分段完成钻孔灌注桩和搅拌桩止水帷幕的施工； （2）平整施工场地，然后进行土体开挖至桩顶标高处； （3）完成冠梁的施工，当冠梁混凝土强度达到设计强度的 75%，进行第一道的锚杆施工，局部地方加设内撑； （4）在上述锚杆
6、和内撑达到设计强度后，继续进行土方开挖，一直挖到第二道锚杆标高处，要求不能超挖，然后进行第二道锚杆和内撑的施工。 （5）当第二道锚杆和内撑达到设计强度后，开挖土体到基坑底部，然后进行地下室的施工，一直施工到负二层后进行土体的回填，回填到负二层后拆除第二道的内撑。 （6）地下室施工到负一层，回填土，拆除第一道内撑。 （7）地下室施工完成，回填土。 3.4 计算工况 基坑计算时，按照下列工况进行计算：工况 1：基坑开挖至-2.25m处；工况 2：第一道锚杆和内撑施工完毕；工况 2：基坑土方开挖-7.50m处；工况 4：第二道锚杆和内撑施工完毕；工况 5：土体开挖至-9.85m 处。3.5 计算结果
7、分析 （1）基坑支护内力、位移计算 计算时，土压力采用的是弹性法和经典法两种模式。其中，工况 5的计算结果见图 2、图 3。 图 1 工况 5 下的内力位移图图 2 工况 5 下的内力位移包络图 从上述图表可以看到，该基坑最大设计弯矩分别为 210.05 kN.m（基坑内侧） 、203.30kN.m（基坑外侧） ，基坑的最大剪力值为 169.35 kN，最大水平位移为 25.67mm，可以看出，这些参数均满足设计规范的要求。 （2）整体稳定验算 整体稳定安全系数 Ks = 4.460；圆弧半径(m) R = 29.913；圆心坐标（1.005、17.452） （3）抗倾覆安全系数 Mp被动土压
8、力及锚杆力对桩底的弯矩, 其中锚杆力由等值梁法求得； Ma主动土压力对桩底的弯矩； Ks = 4.3711.200, 满足规范要求。 （4）抗隆起验算： 1）Prandtl(普朗德尔)公式(Ks 1.11.2)， （安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部)） Ks = 30.541.1, 满足规范要求。 2）Terzaghi(太沙基)公式(Ks 1.151.25)（安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部)） Ks = 37.8471.15, 满足规范要求。 （5）隆起量的计算 = 25(mm) （6）抗管涌验算 抗管涌稳定安全系数(K1.5)。 K
9、= 1.8761.5, 满足规范要求! 通过上述计算可以看出，桩-锚复合支护方案能满足设计规范的要求，有效验证了该方案的可靠性。 4 总结 (1)结构安全 目前，该工程已经施工完毕，施工过程中没有出现任何施工质量和安全问题，桩-锚复合支护方案合理，由此可见，该方案设计是安全可靠的。 (2)性价比高 工程实践表明，桩-锚复合支护方案的采用，相比先前的施工方案节约成本 600 余万元，节约了施工成本，确定了较好的经济效益。 (3)桩-锚支护结构在深基坑的应用，可为类似工程建设起到一定的参考作用。 参考文献： 1建筑结构荷载规范 （GB50009-2001） 2建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-99） 3建筑基坑支护工程规程 （DBJ/T15-20-97） 4建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） 5广州地区建筑基坑支护技术规定 （GJB02-98）
