西南某大厦基坑支护方案设计案例分析

张林知 陈 思

（四川省核工业地质局二八二大队，四川 德阳 618000）

1 工程概况

场地位于德阳市区，地形相对平缓，拟建场地多由耕地及林地构成，部分区域为自建房。场地地面高程为484.23m-485.93m，相对高差1.70m。基坑北侧约11.9m-13.7m处为已建多层住宅（6F），该6F楼房为砖混结构，基础形式为条形基础，基础埋深约为-2.0m；基坑南侧约26.5m外为正在修建的高层建筑、22.3m外为较密集的1～2层居民房；基坑西侧现紧邻用地红线（即围墙）约2.4m；基坑东侧约10.9m处为已建多层住宅（6F），该6F楼房为砖混结构，基础形式为条形基础，基础埋深约为-2.0m。根据基坑位置及周边环境条件，该基坑不具备放坡开挖条件。据收集资料及现场踏勘，拟建场地5#区域有近代坟地分布，自建房区域也分布有化粪池。除此外，拟建场地不存在天然气管道、暗滨、洞穴等不利埋藏物。拟建基坑呈矩形，长×宽约为80.7m×47.3m，基坑深度为7.8m-8.9m。

根据钻探揭露，基坑范围内土层自上而下分别为：①杂填土：主要由建筑垃圾、生活垃圾、粘性土及卵砾石构成，场地内均有分布，厚度0.5m-3.0m。②粉质粘土：褐黄色～黄色，可塑，稍有光泽，干强度中等、韧性中等，具铁锰质浸染及铁锰结核，含钙质结核，偶见灰白色高岭土和石英砂，层厚2.5m-5.7m。③砾砂：黄灰-灰色，稍密，潮湿，砾卵石含量25%～40%，充填物以中粗砂为主，含泥质，层厚0.30m-1.10m。④圆砾：灰-灰白色，稍密，潮湿-饱和，卵石含量25%～45%，充填物以中粗砂为主，少量泥质，卵石粒径2cm-5cm为主，次圆，成分以砂岩、灰岩、花岗岩为主，该层夹较多的中砂和砾砂透镜体，层厚0.30m-5.60m。 ⑤卵石：灰-灰褐色，稍密-中密，潮湿-饱和，卵石含量50%～65%，充填物以中粗砂为主，少量泥质，卵石粒径3cm-10cm为主，卵石成分以砂岩、灰岩、花岗岩为主，亚圆形，该层夹有圆砾透镜体。据N120动探锤击数，可分为稍密、中密两个亚层。⑥含卵石粉质粘土：褐黄色-棕红色，潮湿，可塑-硬塑状；土中含有黑褐色氧化物颗粒。土中不均匀分布有粒径1.5cm～8cm的卵砾石，其含量不均，一般8%～12%，局部富集可达20%～25%；部分卵砾石表面略具风化。该层土主要分布于与基岩接触的卵石土底部，揭示厚度1.9m-4.2m。⑦强风化粉砂岩，砖红色，钙泥质接触式胶结，岩石胶结疏松，岩质较软弱，大多可用手掰碎或将碎块捏成岩粉，属极软岩类。

表1 地基土物理力学参数表

场地内上层滞水主要赋存于粉质粘土内，主要补给水源为大气降水、场地内雨污水沟内流水渗漏。零星分布，埋深较浅，一般地面以下0.5m-6.0m，对施工建设影响较小。场地内孔隙性潜水主要接受绵远河侧向补给，地下水位随季节的变化而变化，枯丰季变幅为1.5m-2.5m。勘察期间属枯水季节向丰水季节过渡的平水期，勘察孔中测得地下潜水静止水位埋深9.2m-9.8m，高程475.29m-475.68m。

2 设计思路

由于该基坑位于市中心，四周均邻建筑物，且距围墙很近。基于以上原因考虑，基坑支护方案拟采用排桩+锚索进行支护。

3 方案设计

3.1 土层参数

根据勘察报告并结合该区域范围内的基坑支护施工经验，设计采用的岩土物理力学参数值如表1所示。

3.2 设计思路

根据该基坑的特点，采用排桩进行支护，基坑上部1.5m采用1:0.75自然放坡，即桩的冠梁顶标高为-1.5m，排桩桩径1.0m，桩长18.0m，桩间距2.0m，且在-5.5m处设置一排18.0m长的锚索，锚索由4束15.2的钢绞线组成，入射角为20°；锚索横向间距为均2.0m，排桩采用旋挖方式成孔。

4 计算模型

计算模型根据基坑支护平面布置图设置，见图1。

5 计算结果

5.1 桩的计算

5.1.1 开挖至6.0m工况。桩的最大轴力为250.17KN；最大剪力为224.31KN；最大弯矩为686.27KN·m；桩体的最大位移为23.79mm。

图1 基坑支护平面布置图地基土物理力学参数表

5.1.2 加撑工况。桩的最大轴力为205.23KN；最大剪力为202.86KN；最大弯矩为582.89KN·m；桩体的最大位移为21.57mm。

5.1.3 开挖至6.0m工况。桩的最大轴力为196.87KN；最大剪力为256.38KN；最大弯矩为453.15KN·m；桩体的最大位移为28.88mm。

5.2 锚索的计算

锚索的基本设计见表2。

抗倾覆安全系数:

Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定；对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

工况1：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

Ks=2.706＞=1.200, 满足规范要求。

工况2：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

Ks=3.202＞=1.200, 满足规范要求。

工况3：

注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

Ks=1.212＞=1.200, 满足规范要求。

安全系数最小的工况号：工况3。

最小安全Ks=1.212＞=1.200, 满足规范要求。

6 配筋设计

6.1 冠梁配筋

表2 地基土物理力学参数表

冠梁的配筋迎土面采用6根HRB335级20钢筋，支撑梁上下均采用4根HRB335级20钢筋，连系梁上下均采用HPB235级钢筋200mm的间距配置。

6.2 桩的配筋

北侧排桩身主筋采用22根HRB335级20钢筋，西侧排桩身主筋采用23根HRB335级25钢筋，南侧和东侧排桩身主筋均采用23根HRB335级25钢筋。

7 结论

（1）经过后期施工监测结果显示，周边建筑物没有出现明显可见的裂缝等变形现象，证明该基坑设计方案是可行的。

（2）本方案在排桩及锚索的尺寸、配筋等方面还有进一步优化的空间，对本地区类似的工程可提供一定的借鉴作用。

[1]GB50330—2002建筑边坡工程技术规范[S].

[2]GB50021—2001岩土工程勘察规范[S].

[3]CECS22:2005岩土锚杆(索)技术规程M.

[4]GB50497—2009建筑基坑工程监测技术规范[S].

[5]GJB5055—2006土钉支护技术规范[S].

[6]地质出版社.1978.4,水文地质手册[M].