宋 杰

(太原理工大學建筑設計研究院，山西太原 030024)

隨著高層建筑的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的復雜的深基坑工程，采用何種支護方案，除跟基坑深度有關，更重要的是根據(jù)地層土質(zhì)的好壞采用不同的支護方案［1］?；又ёo體系由兩部分組成:1)圍護樁墻;2)內(nèi)支撐或者土層錨桿，它們與支護樁墻一起，增強了圍護結(jié)構的整體穩(wěn)定性［2］。本文以一工程實例來對比和探討兩種方案的優(yōu)劣，為今后的基坑設計提供依據(jù)。

1 地理位置

太原市某住宅小區(qū)位于長治路東，王村南街南?；拥拿娣e為15 585.5 m2，周長為605.5 m。場區(qū)的 ±0.000 為 783.9 m，自然地面相對標高為－2.660(781.24)，基坑的開挖深度有三種，分別為14.5 m，15.66 m，16.0 m。一期工程為 C 座樓，二期工程為A，B座樓。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

場地地形基本平坦。擬建場地地貌單元屬汾東岸Ⅰ級階地。

2.2 地層時代及成因類型

根據(jù)本次勘察揭露地層資料，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，本次勘察深度范圍內(nèi)地基土沉積時代成因類型自上而下依次為:第四系全新統(tǒng)人工堆積層，第四系全新統(tǒng)沖洪積層，第四系上更新統(tǒng)沖洪積層，第四系晚更新統(tǒng)沖洪積層，本次勘察未揭穿該層。組成巖性主要為人工填土、粉土、粉質(zhì)粘土、砂類土。

2.3 地基土構成及巖性特征

根據(jù)野外鉆探，原位測試、室內(nèi)土工試驗結(jié)果，本次勘探深度范圍內(nèi)，場地地基土自上而下依巖性將其劃分為12層，如表1所示。

2.4 場地地下水

表1 各層地基土厚度、層底埋深、層底標高統(tǒng)計結(jié)果

勘察期間水位埋深在現(xiàn)地面下6.60 m～7.50 m之間，勘察期間為豐水期。地下水位年變幅為1.0 m左右。

3 兩種方案的計算和對比

本論文采用理正深基坑支護結(jié)構設計軟件進行計算和分析。由于本工程各地層情況變化不大，土層較均勻，故選取二期工程中A座樓的基坑支護的北面進行模擬比較說明?；颖泵娴闹苓吳闆r為:距離A座樓地下室外邊線14 m處有一棟4層的住宅樓，磚混結(jié)構?；拥拈_挖深度為14.5 m，安全等級為一級。

3.1 工程材料

混凝土:冠梁混凝土強度等級C30，灌注樁混凝土強度等級C35，連續(xù)墻混凝土強度等級C35。灌漿材料:水泥使用42.5級普通硅酸鹽水泥凈漿;水中不應含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水;水灰比為 0.4 ～0.5［3］。鋼筋:采用HPB300級，HRB335級，HRB400級鋼筋。

3.2 地下連續(xù)墻加錨索支護形式

基坑的開挖深度為14.5 m，連續(xù)墻的嵌固深度為12.0 m，墻頂?shù)南鄬烁邽椋?.8 m，墻厚為0.8 m，采用C30混凝土。墻頂留有一個高0.8 m、寬度為1.0 m的平臺。基坑支護加兩道錨索，第一道離自然地面5.0 m，第二道離自然地面10.0 m。錨索的詳細信息見表2。

表2 錨索參數(shù)表(一)

計算采用瑞典條分法，應力狀態(tài)為總應力法。條分法中土條寬度為0.40 m。

根據(jù)理正軟件的計算得出滑裂面數(shù)據(jù)如下:

整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.136;圓弧半徑R=25.433 m;

圓心坐標X= －3.591 m;圓心坐標Y=13.051 m。

抗傾覆安全系數(shù)［4］:

其中，Mp為被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩，對于內(nèi)支撐支點力由內(nèi)支撐抗壓力決定，對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值;Ma為主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。

最小安全Ks=1.615≥1.200，滿足規(guī)范要求。

工程開挖到基坑底部時，地下連續(xù)墻所受的土壓力，位移，彎矩，剪力如圖1所示。

圖1 土壓力，位移，彎矩及剪力圖（一）

3.3 灌注樁加錨索支護

基坑的開挖深度為14.5 m，灌注樁的嵌固深度為13.0 m，樁頂標高為－1.5 m，采用C30混凝土，灌注樁的截面為圓形，直徑為0.9 m，樁間距為1.2 m。有冠梁，冠梁的寬度為1.0 m，高度為0.8 m?；娱_挖的頂端有一寬為0.85 m、坡高為1.5 m的平臺?；觾?nèi)側(cè)的降水的最終深度為17.0 m，外側(cè)的水位深度為3.0 m?；又ёo加兩道錨索，第一道離自然地面5.5 m，第二道離自然地面11.5 m。錨索的詳細信息見表3。

表3 錨索參數(shù)表(二)

計算方法為瑞典條分法，應力狀態(tài)為總應力法，條分法中的土條寬度為0.40 m。

滑裂面數(shù)據(jù):

整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.984;圓弧半徑R=33.236 m;

圓心坐標X= －9.220 m;圓心坐標Y=11.725 m。

抗傾覆安全系數(shù):

最小安全Ks=1.489≥1.200，滿足規(guī)范要求。

工程開挖到基坑底部時，灌注樁所受的土壓力，位移，彎矩，剪力如圖2所示。

圖2 土壓力，位移，彎矩及剪力圖（二）

4 結(jié)語

1)經(jīng)過分析可知這兩種方案都能很好的控制基坑變形，都是合理的。

2)工程中采用的混凝土、鋼筋工程材料，這兩種配筋形式表現(xiàn)出很好的整體性、強度高，在實際工程中有借鑒性。

3)方案一的支護結(jié)構，可在狹窄場地條件下施工，對周圍建筑地基無擾動，振動小，噪聲低，施工安全，最適于開挖較大、較深地下水位較高的大型基坑，但其施工機具較為復雜，一次性投資較高;方案二的支護結(jié)構，具有剛度較大，抗彎強度高，變形相對較小，安全性好，設備簡單，施工方便，需要工作場地不大，噪聲低，振動小，費用較低的優(yōu)點。在實際工程中可權衡考慮，控制造價，采用合適的方案。

4)從土壓力方面來看，方案二所受的土壓力較大;從位移、彎矩、剪力方面來看，方案二的位移變化范圍較小，地下連續(xù)墻加錨索的方案表現(xiàn)出優(yōu)越性。

5)通過兩種支護方案在基坑工程中成功的模擬，對今后在太原這種黃土地區(qū)的深基坑設計提供了兩種有效的支護形式。

［1］徐志鈞.深基坑支護新技術精選集［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］郭院成.基坑支護［M］.鄭州：黃河水利出版社，2012.

［3］注冊巖土工程師必備規(guī)范匯編［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［4］北京理正軟件設計研究院有限公司.理正深基坑支護結(jié)構設計軟件(使用說明編制原理)［Z］.2011.