长沙某基坑边坡工程支护设计的研究

杨波 彭文祥

【摘 要】对基坑边坡进行支护时，由于地质以及周围环境的复杂条件，单一支护方式已无法满足边坡和基坑的变形与稳定性要求。本工程依托工程实例，详细的介绍了基坑边坡的支护方案。采用放坡和格构梁锚索支护上部的永久性边坡，能有效的控制边坡的位移；采用桩锚支护体系能够控制下部的基坑变形并能充分的利用地下空间，为今后类似工程的设计提供参考。

【关键词】基坑；边坡；格构锚索；桩锚

中图分类号： TU753 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）21-0180-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.083

【Abstract】When supporting the excavation slope， due to the complicated conditions of geology and the surrounding environment， the single support system cannot meet the requirements of deformation and stability of the slope and excavation. Relying on the engineering example， the supporting scheme of the excavation slope is introduced in detail. The sloping and lattice beam anchors support the upper permanent slope， which can effectively control the displacement of the slope. The pile anchor support system can control the deformation of the excavation and make full use of the underground space.Provide reference for the design of similar projects in the future.

【Key words】Excavation； Slope； The lattice beam anchors； The pile anchor

随着城市的大规模建设，土地资源越来越稀缺，城市高层建筑用地大多数来源于开挖山体，平整场地[1]。在实际工程中，若大面积的开挖山体，将对生态环境造成毁灭性的破坏，因此，对深基坑上部坡体进行适当放坡，形成永久性边坡的工程越来越常见。在基坑边坡支护工程中，必须根据周围环境条件、建筑物类型、工程地质条件、水文地质条件等情况采取科学合理的变形控制措施。[2]本文以某大型基坑边坡工程为例，通过设计验算，为以后类似的基坑边坡工程设计提供参考。

1 工程概况

拟建长沙某小区项目为一高层建筑，设2层地下室。场地后方为拟建公园，现为山地，基坑底标高为60.2m，基坑顶标高70.0m，基坑深度9.80m，设计边坡坡顶标高为82.8m，边坡高度12.80m。拟建场地原始地貌为构造侵蚀剥蚀“红层”碎屑岩低丘陵地貌，为开僻建筑场地，对后方山体进行切方，形成的边坡长度约200m。该处基坑和边坡的安全等级均为一级，基坑使用年限为基坑支护竣工后一年，边坡使用年限为边坡支护竣工后五十年且不低于周边建筑物使用年限。

2 工程、水文地质条件

根据岩土工程勘察报告，场地内的岩土层分布情况如下：

（1）人工填土：主要为素填土，褐黄色，由粘性土组成。稍湿，新近堆填，未完成自重固结，密实度不均匀，结构松散。

（2）残积土：褐红色，泥质粉砂岩风化而成，硬塑，局部地段呈砂砾状，含10-15%块石，底部不均匀夹强风化块，干强度及韧性中等，切面稍有光泽，摇振無反应。

（3）强风化泥质粉砂岩：褐红色，原岩结构基本破坏，仍清晰可见，节理裂隙极发育，岩体极破碎，多呈碎块状，夹中风化岩块，手可掰断，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类。

（4）中风化泥质粉砂岩：褐红色，节理裂隙发育，岩体较完整，多呈短柱状，水平层理特征可见，锤击声哑，易敲断，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类。

本场地地下水主要为赋存于人工填土及残积土中的上层滞水，受大气降水补给，水位因季节及场地位置而异，变化较大，水量较小，未形成稳定的自由水面。场地内地下水水质对混凝土结构和钢筋具有微腐蚀性[3]。本文不考虑地下水作用。

3 支护方案设计

本工程基坑边坡支护根据工程特点、岩土体性质、地形地貌划分为2个支护区域。上部永久性边坡采用放坡+锚索格构梁联合喷锚支护，下部基坑采用桩锚支护。

3.1 边坡支护设计

该处坡体为一山体，无地下管线等，边坡高12.8m，设计基坑顶部距离用地红线为12m，具有一定的放坡空间，故对该边坡分两级放坡，上部坡率为1：0.75，高度6m，下部坡率为1：0.6，高度6.8m，中间设置马道，马道宽度为2m；放坡后采用锚索格构梁联合喷锚支护，上部两排格构间距为1.5m，下部格构间距为2m，格构梁尺寸为0.3m×0.3m，C25砼浇筑；格构间设置预应力锚索，锚索倾角15°，孔径150mm，水平间距2m，总长15m，其中自由段长度6m，锚索由3×15.2mm钢绞线组成，设计拉力360kN，锁定荷载240kN；面部喷射C20砼，厚度15cm，网筋为HPB300Φ6.5，间距200mm。

3.2 基坑支护设计

基坑深度9.8m，采用旋挖桩+预应力锚索支护。桩径1.2m，间距2m，嵌固深度7m，采用C30砼浇筑；从基坑底部1.8m起每隔2m设置一排预应力锚索，参数见表2；基坑顶部设置冠梁，尺寸1.2×0.6m；面部喷射C20砼，厚度12cm，网筋为HPB300Φ6.5，间距200mm。

3.3 排水系统设计

在边坡顶部设置截水沟，尺寸1000×1000mm；在基坑顶底修筑排水沟，尺寸300×300mm；排水沟流入集水井中，集水井尺寸1000×1000×1000mm，用Mu10灰砂砖砌筑；地下水统一汇入沉淀池，并经沉淀后方可排入市政管道。

4 稳定性验算

4.1 边坡稳定性验算

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），采用圆弧形滑动面的边坡稳定性计算公式进行验算，计算得Fs=1.39>1.35，边坡支护整体稳定性满足要求[4]。

4.2 基坑稳定性验算

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）基坑支护内力计算方法采用增量法，基坑外侧土压力计算采用主动土压力，水土合算[5-6]。

整体稳定性验算采用瑞典条分法，计算整体稳定安全系数 Ks=2.464>1.35。

抗隆起安全系数Khe=2.373>1.8。

抗倾覆安全系数Kov=2.844>=1.350，均满足规范要求。

5 监测工程

本基坑边坡工程监测的目的：为工程周边的建筑、各种设施的保护提供依据，为信息化施工提供依据，为优化设计提供依据。

监测内容主要为：坡顶水平位移和垂直位移监测；地表裂缝监测；坡顶建、构筑物变形监测；锚索拉力及预应力损失值监测；土体及支护结构深层水平位移观测（测斜）；支护结构应力监测。

监测点的布設：坑顶水平和垂直位移监测点可共用，沿坑顶每隔15m布置一个监测点，监测点距坑顶边线约0.3m（可置于顶梁上），另在周边建筑物上布设监测点，可埋设普通螺纹钢，埋设完钢筋后须灌水泥浆加固短筋根部。

变形允许值、报警值、监测周期及精度等级参考《建筑基坑工程监测技术规范》[7]。

6 结论

针对本基坑边坡工程复杂的施工条件，采用放坡+格构梁+锚索支护上部的永久性边坡，能有效的控制边坡的位移，且锚索注浆能够改良岩土体性质，作为安全储备；采用旋挖桩+预应力锚索支护体系能较好的控制下部基坑的变形并能充分的利用地下空间。通过相关理论计算，并用理正基坑进行了设计验算，结果与工程实际相吻合，为以后类似的基坑边坡支护工程的设计提供技术参考。

【参考文献】

[1]杨素春.深基坑支护技术及实例分析[J].地下空间，2001，21（5）：480-484.

[2]郑艳华，于蕾，邵明风.某深基坑预应力桩锚与土钉联合支护设计[J].山西建筑，2008（23）：124-125.

[3]B50021-2001，岩土工程勘察规范[S].

[4]GB50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].

[5]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[6]陈希哲.土力学地基基础[M].北京：清华大学出版社，1998.

[7]GB50497-2015，建筑基坑工程监测技术规范[S].