國洪波 吳宏基 李 震

1 工程與地質(zhì)概況

擬建工程位于沖積扇北緣,結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)。建筑面積4455m2,地上2層、地下2層,基礎(chǔ)埋深10.5 m,按與現(xiàn)地面相當(dāng)進(jìn)行設(shè)計(jì),基坑面積約1825 m2。場地北側(cè)為瀕臨湖泊,間隔20m左右的綠化帶,東南兩側(cè)為小胡同,西側(cè)與住宅樓相距5 m?，F(xiàn)場施工場地狹小,道路窄小,交通不便。

根據(jù)勘察報(bào)告,場地地下水水位較低,場地內(nèi)主要地下水類型為潛水,主要賦存于第四系地層中。受大氣降水及地表水補(bǔ)給,地下水水位隨季節(jié)變化而異。場地潛水初見潛水水位埋深14.0m～16.8 m,其靜止水位埋深13.5 m～15.6m,地下水對(duì)混凝土及鋼筋混凝土的鋼筋無腐蝕性,對(duì)本工程基坑開挖影響不大。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

本工程開挖深度10.5 m,其靜止水位埋深13.5 m～15.6m,故不需要進(jìn)行大面積降水。本工程西側(cè)鄰近住宅樓,確?；娱_挖及地下結(jié)構(gòu)施工期間該住宅樓的安全是本工程的重點(diǎn);其余三側(cè)均臨馬路,緊鄰基坑邊沿路皆埋設(shè)有煤氣管道、自來水管和排污管線等地下管線,設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮坡邊動(dòng)荷載對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響及坡邊變形對(duì)地下管線的影響。

綜合考慮以上因素,本基坑工程決定采用護(hù)坡樁加錨桿護(hù)坡方案,基坑深10.5 m,采用一層錨桿,單支點(diǎn)支護(hù)方案設(shè)計(jì)。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性驗(yàn)算

3.1 錨桿設(shè)計(jì)

錨桿自由段長度 L1、固定段長度 L2以及全長 Lq根據(jù)以下公式確定:

其中,L0為錨桿中心線與坑底面以下土壓力零點(diǎn)的距離,m;α為錨桿傾角,(°);T為錨桿設(shè)計(jì)軸向拉力值,kN;K為抗拔安全系數(shù);D為錨固體直徑,m;K0為土層系數(shù);h為覆蓋土的高度(錨固段中心到地面的高度),m。由地層物理力學(xué)指標(biāo)可知:D=150mm,φ=27.7°,C=15.4 kPa,α=15°,γ=20 kN/m2,K=1.3,K0=0.5。設(shè)錨桿水平間距為 1.5 m。

由面簡支梁法得出錨桿水平拉力為251.2 kN,但錨桿水平間距為1.5 m,故每根錨桿軸力應(yīng)為:

代入計(jì)算得L1=2.261 m。根據(jù)規(guī)范按5 m計(jì)算。由于地面荷載為20 kN/m2,應(yīng)用公式時(shí)應(yīng)折算,即 h′=20/20=1 m。

則上覆土層厚度為:h=(5+L2/2)×sin15°+4.2+1(大于4 m,滿足要求)。

得到一個(gè)關(guān)于 L2的一元二次方程,解得 L2=12.801 m;錨桿全長 L=5+12.801=17.801 m,設(shè)計(jì)取錨桿長 18 m。

3.2 錨桿整體穩(wěn)定性計(jì)算

整體穩(wěn)定按克氏假定的深層滑縫,如圖1所示克蘭茨代替墻法,圖1中OD為代替墻;CO為擋土樁腳至錨桿錨固的中心點(diǎn);Ea為作用于擋土樁的主動(dòng)土壓力(對(duì)樁的內(nèi)摩擦角為δ);CO與水平夾角為θ,如 θ＞φ,計(jì)算時(shí)需計(jì)算地面荷載,θ＜φ時(shí)可不計(jì)算地面荷載。將各力組成力的多邊形計(jì)算簡圖如圖1所示,并進(jìn)行計(jì)算使安全系數(shù)大于1.5。

3.3 安全系數(shù)計(jì)算

樁長設(shè)計(jì)為15.3 m,錨桿間距為1.5 m。由巖體物理力學(xué)指標(biāo)可知:TA=251.2×2=502.4 kN;φ=27.7°;γ=20 kN/m3;α=15°。

可知:θ＞φ,要計(jì)算地面荷載(20 kN/m2)。擋土樁的主動(dòng)土壓力:

故穩(wěn)定性滿足安全要求。

4 結(jié)語

實(shí)踐表明,對(duì)于工程施工場地用地緊張,放坡不太可能,地下連續(xù)墻也不夠經(jīng)濟(jì)的情況下,可以采用護(hù)坡樁加錨桿護(hù)坡方案,對(duì)周圍建筑物或管線可以實(shí)施有效的保護(hù),可以盡可能的節(jié)省后期施工用地?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),應(yīng)在充分考慮場地巖土條件、環(huán)境條件的基礎(chǔ)上,選擇合適的計(jì)算模式和錨點(diǎn)位置,達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。通過對(duì)錨桿方案的優(yōu)化計(jì)算,確保了支護(hù)設(shè)計(jì)的合理性;采用克氏假定,對(duì)錨桿支護(hù)條件下基坑整體穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)算。驗(yàn)算結(jié)果表明,安全系數(shù)2.07,基坑滿足穩(wěn)定性要求。

[1]龔曉南,高有潮.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.

[2]楊曉軍,龔曉南.基坑開挖中考慮水壓力的土壓力計(jì)算[J].土木工程學(xué)報(bào),1997(4):58-62.

[3]冶金部建筑研究總院.深基坑的開挖與支護(hù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1994.

[4]魏新力.京漢科技大廈深基坑工程設(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑,2008,34(27):123-124.

[5]JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].