深基坑支护抗倾覆稳定性分析研究

梁策++赵冬敏++王宇++王浩++胡燕玲

摘要：对拟建场地进行工程勘察，探明了场地的工程概况以及工程水文地质条件，进而对具体的支护方案进行设计；在使用理正深基坑设计软件设计计算过程中，对护坡桩以及预应力锚索的相关参数进行调节，分析研究护坡桩的嵌固深度、预应力锚索的竖向间距以及锚固体的直径大小对支护结构抗倾覆稳定性的影响。

Abstract： Firstly， the proposed site is surveyed in terms of engineering. Based on it， the project overview and engineering hydrogeological conditions of the site are proved. The specific support program is designed then. In the process of design and calculation by using Lizheng Deep Foundation Design Software， related parameters of piling and prestressed anchor are adjusted. The relationship of anti-overturning stability with supporting structure and some factors is analyzed， such as embedded depth of piling， vertical spacing of prestressed and diameter of the anchor.

关键词：深基坑；护坡桩；预应力锚索；抗倾覆；稳定性

Key words： deep foundation pit；piling；prestressed anchor；anti-overturning；stability

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0113-02

0 引言

随着工程建设的高速发展，我国城市出现很多高层和超高层建筑，针对不同的工程环境及地质条件，使支护方案设计最优化，意义重大。前人对深基坑支护结构的设计有丰富的经验，但对于相关参数与支护结构稳定性的相关规律未进行深入研究。因此，本次工作对影响深基坑支护抗倾覆稳定性因素进行综合研究，希望对深基坑支护结构设计的优化提供帮助。

1 工程概况

1.1 工程地质条件

基坑拟建场地位于永定河冲洪积扇中下部[1]，地处建国门内东长安街，周边环境复杂，基坑深23.22m；西侧8m为22层的新闻大厦，基础埋深7m；基坑东侧10m为12层邮政枢纽中心，基础埋深6m；基坑北侧6m有现状道路。本文针对东侧支护结构进行分析。

工程勘察揭示场地土层主要是人工填土和第四纪冲积层，相关参数如表1所示。

1.2 水文地质条件

拟建工程场地范围内共探明3层地下水，第一层地下水位稳定埋深10.30～15.40m；第2层潜水位埋深17.40～21.30m；第3层承压水埋深23.50～27.10m[2]。由于软件计算需要详细水文地质参数，本文结合具体工程实际以及施工季节，对相关数据进行简化处理，第一层水位埋深13m，潜水埋深17.4m，承压水埋深27m。

2 支护方案的选择

基坑支护设计作为临时支护结构，设计时应充分考虑其使用期限。基坑支护的设计使用期限一般不小于一年[3]。在基坑支护设计时，还应综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程度、基坑深度、地下水等因素的影响。本基坑支护结构的安全等级为一级。

3 支护结构的设计计算

综合考虑场地、环境等各种因素，使用理正深基坑软件进行设计计算。以东侧剖面为例，采用桩锚支护，共设置四道锚索，支护方案剖面示意图如图1所示。

3.1 护坡桩的嵌固深度对抗倾覆稳定性的分析研究

在设计计算过程中调节护坡桩嵌固深度，得到不同的抗倾覆系数，护坡桩嵌固深度对抗倾覆系数有着显著影响，嵌固深度增大，抗倾覆系数逐渐增加，支护结构也越稳定（图2）。

3.2 预应力锚索竖向间距对抗倾覆稳定性的分析研究

预应力锚索的竖向间距对支护结构稳定性也具有一定的影响，锚索的竖向间距越大，支护结构的抗倾覆系数越小，不利于基坑支护结构的稳定性（图3）。

3.3 预应力锚索锚固体直径对抗倾覆稳定性的分析研究

在锚固段长度符合规范要求的前提下，锚索锚固体直径同样影响抗倾覆系数；锚固体直径小于120mm时，其抗倾覆系数与锚固体直径成正比，锚固体直径大于120mm时，抗倾覆系数不变，对支护结构稳定性无影响（图4）。

4 结论及讨论

本文针对桩锚支护结构的相关参数对于抗倾覆系数的影响进行了分析，得出以下结论：

①在其他參数不变的前提下，随着单一参数（护坡桩嵌固深度、锚索竖向间距、锚固体直径）的变化，抗倾覆系数变化趋势明显。其中，抗倾覆系数随护坡桩嵌固深度的增大而增加，随锚索竖向间距增大而减小，随着锚固体直径增大，抗倾覆系数先增大后保持不变。

②通过对相关参数与抗倾覆系数的关系分析，在实际工程支护结构设计过程中，可以更加快速有效地对参数进行调整，保证设计的规范、经济、科学。

虽然本文得到了相关参数与支护结构稳定性的规律，但是在设计计算过程中仅研究单一变量，对计算结果存在一定影响，可进行多个变量与支护结构稳定性的研究；另外在锚固体直径的取值过程中，由于场地土层存在卵石层，注浆之后会导致水泥砂浆顺着孔隙流动，导致锚固体直径存在误差，对计算结果有一定影响，考虑适当增大锚固体直径取值。

参考文献：

[1]柳建国，程良奎.北京地区基坑支护技术的发展与工程实践[J].岩土工程，2009（4）：1013-1017.

[2]龚晓南，等.基坑工程实例2[M].中国建筑工业出版社，2008.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.