基于新多支点桩锚法的深基坑工程应用实例分析

戴俊涛 郭力群 刘秋燕

(1.安徽新华学院土木与环境工程学院 安徽合肥 230088;2.华侨大学土木工程学院 福建厦门 361021)

引 言

目前，对于多支点桩锚结构受力计算主要采用经典静力平衡法，通过假定土压力零点作为结构弯距零点，将多支点桩锚等效为多个组合单元进行计算，这些方法都是为了方便手算而建立起来的，其主要缺陷在于求解弯矩零点较为困难，常简化为土压力为零点来替代，结果只有一组特解[1]。使多支点桩锚结构丧失了本身内力的可调整能力，使计算结果与实际工况往往存在很大的误差。而本文提出的新多支点桩锚计算方法，考虑桩锚本身内力的可调整性，避免了传统计算方法带来的误差，结果更符合实际工况[2]。

1 工程概况

本工程是由多个地下室共同开挖、支护一起施工而形成的复杂深基坑。基坑平面呈矩形，长约440m，宽约240m，开挖深度约14m。

1.1 工程地质条件

根据地质勘探报告，地层至上而下分布详情见(表1)。

表1 场地地层分布表

1.2 地下水情况

工程场地地下水平均埋深5.500m，由于受海水影响，地下水位年变化幅度约为1.00m。

1.3 基坑支护方案选择

根据场地的地质资料、周边环境条件和基坑开挖深度等综合分析，决定多个项目采用共同基坑开挖支护。

锚索联合钻孔灌注桩背拉支护结构与桩间旋喷止水帷幕形成的整体结构，受力明确、施工难度低、成本合理，因此是优化的首选[3，4]。具体支护形式见(图 1、2)。

图1 基坑平面图

图2 基坑支护典型断面图

2 工程设计计算与分析比较

2.1 新多支点桩锚法的计算模型

针对本文采用的新多支点桩锚法建立受力分析模型，具体如(图3)所示，新多支点桩锚法的具体计算过程详见(图4)。

2.2 工程实例计算

以(图1)中F1-F1断面为例计算，分别计算各土层单位长度所受的主、被动土压力值，并作出力学计算简图，见(图5)。

分别采用三种不同的计算方法，对围护桩的受力进行计算，具体结果如(表2)。

图3 新多支点桩锚结构计算简图

表2 不同算法计算桩身内力结果

图4 新多支点桩锚法计算流程图

图5 主、被动土压力计算简图

从(表2)中可以看出，三种计算结果有较大差别，主要原因是:传统的多支点桩锚结构的计算方法是建立在手算的基础上，通常将多支点桩锚等效为多个单支锚结构进行计算，其缺陷在于弯矩为零点求解难度大，常用土压力为零点来替代，使多支点桩锚结构内力失去了调整的可能，只有一组特解，导致计算结果存在较大误差。而新多支点桩锚法考虑了桩锚结构受力的可调整性，弥补传统计算方法唯一解的缺陷，使计算结果更具可靠性。

3 基坑监测

基坑支护工程是一种风险性大的系统工程，早期的强度控制设计理论忽视了基坑支护工程的开挖过程、变形演化等关键问题，在支护结构达到强度破坏之前，支护体系有一个变形的发展和积累过程，这就需要在施工过程中，不断地进行监测跟踪，并及时将监测数据、天气、周围环境状况等新信息传递给设计人员，实时地对支护设计方案进行对比调整，做到动态化设计、施工[5]。

3.1 基坑监测项目内容

本基坑工程的安全等级为一级，监测项目如下[6]:

①支护结构周围土体深层水平位移监测;②基坑周边地面沉降、支护桩水平位移监测;③支护桩内力监测;④锚索应力监测;⑤地下水位监测。

3.2 基坑监测数据

本工程监测具体数据如下:

①本基坑水平位移为8mm～21mm，沉降值为5mm～14mm。基坑坡顶 W13、C13为最大水平位移点及沉降点。

②深层土体测斜最大位移为F-F剖面的CX02号管3～4m段33.61mm，变化速率0.15mm/day。

4 小结

本文提出的新多支点桩锚法在求解多支点桩锚结构的受力分析时，能考虑桩锚结构受力的可调整性，弥补传统计算方法唯一解的缺陷，使计算结果更符合实际工况。通过工程实践证明是可行的，可为今后类似基坑支护工程提供有益借鉴。

[1]朱丽霞.基于等值梁法的基坑支护设计[J].土工基础，2010，24(6):42-45.

[2]胡晓飞.多支点桩锚计算方法的研究与应用[D].泉州:华侨大学，2010.

[3]CECS 22:2005，岩土锚杆(索)技术规程[S].

[4]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2009，15:5-6.

[5]王薇，罗超，李享松等.基于动态设计理念的江洲深基坑内支撑优化设计[J].铁道科学与工程学报，2013，10(2):90-95.

[6]GB50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].