长沙市某深基坑的土钉墙优化设计

吴昊　金福喜

【摘 要】土钉墙支护有着施工周期快、造价低、施工便捷等优点，本文以长沙市某深基坑工程为背景，介绍了土钉墙与放坡相结合的支护方式，有效地降低了工程造价，并保证了基坑的安全稳定。

【关键词】基坑支护;土钉墙;放坡;稳定性验算

中图分类号： TU753文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）05-0048-002

0 引言

基坑工程是一项临时性的支护措施[1]，如何在保证基坑及地下室施工期间安全的同时降低基坑工程造价，一直是工程技术人员需要解决的问题。在实际工程中，由于地质体的不确定性往往导致设计向保守方向倾斜，这就导致了较大的工程浪费。但是随着动态化设计的日益普及，精细化设计能在保证安全的同时有效降低工程造价，因而受到了越来越多的关注[2]。本文以长沙某酒店深基坑为例，介绍了在支护设计采用的放坡结合土钉墙支护的设计思路，希望为类似的工程提供参考。

1 工程概况

场地位于長沙市长沙县黄花镇大元路与黄金大道交汇处东北侧。甲方确定基坑底开挖标高为60.9～63.8米，边坡高差为4～7m，该工程基坑侧壁安全等级为二级，结构重要性系数为1.0，设计年限为一年。

1.1 基坑周边环境

（1）ABC段：该段在基坑北侧，现状地坪标高为67.00m左右，基坑开挖底标高为61.6m左右，高差约6m，北部规划有道路，尚未建设。

（2）CD段：该段位于基坑东侧，现状地形标高为67.8m左右，基坑开挖底标高为63.8m，高差约4m。坡顶无建筑物

（3）DF段：该段位于基坑南侧，该段现状地形标高为68.8m左右，基坑开挖底标高为60.9～63.8m，高差4～8.6m。坡顶无建筑物。

（4）FA段：该段位于基坑西侧，该段现状地形标高69.5m左右，基坑底开挖标高60.9m，高差8.6m，西面为黄金大道，最近处距黄金大道为13m。

1.2 地层及岩性

根据钻探揭露，场地内埋藏的地层主要由第四系人工填土、粉质粘土、粉质粘土和泥质粉砂岩组成，其野外特征自上而下分叙如下：

人工填土：杂色，稍湿，松散状，新近自填形成，未完成固结，局部含建筑垃圾，平均厚度为1.55m，层顶高程变化范围为71.02～71.20m

粉质粘土：褐黄色，该层广泛分布于拟建场地，层厚为0.5～7.5m，平均厚度为2.87m，其层顶埋藏深度为0.00～1.60米，相当于标高61.75～71.00m。

残积粉质粘土：褐红色，硬塑状。为泥质粉砂岩风化残积而成。该层广泛分布于报建场地，层厚为0.80～3.10m，平均厚度为1.41m其层顶埋藏深度为0.00～7.50m，相当于标高57.61～68.42m。

强风化泥质粉砂岩：褐红色，泥质粉砂结构，该层在拟建场地所有钻孔均有揭露，揭露厚度为3.00～8.50米，平地厚度为4.98m，其层顶埋藏深度为0.00～8.30m，相当于标高56.81～71.10m。

中风化泥质粉砂岩：褐红色，紫红色，泥质粉砂纯构，厚层状构造。岩芯完整，节理较发育，裂面为铁质氧化物浸染而显示褐黑色。该层在所有钻孔中均有揭露，未揭穿。

1.3 岩土参数

根据勘察报告及相应资料和现场踏勘，根据周边道路建设现场已揭露的地层，在基坑开挖范围内，广泛分布强风化-中风化泥质砂岩，场地北侧已揭露地层均为粉质粘土，东侧有杂填土，根据已有勘察资料，岩土参数取值如下表。

2 支护措施

2.1 排水设计

勘察期间，场地内地下水和地表水均为发现。故排水设计主要为降雨时及时将雨水排除。在基坑顶部和底部设置200×250mm排水沟，Mu10灰砂砖砌筑，M5水泥砂浆抹面，厚度？叟10mm，以3‰坡度向集水井汇水。

2.2 土钉墙设计

以基坑最深段为例，基坑边坡高7m，采用放坡+土钉墙的支护方式，从基坑底向上5m采用土钉墙支护，土钉采用直径为22mm螺纹钢，长6m，水平间距2m，竖直间距1.5m，坡比1：0.6，从基坑底以上5m至坡顶采用挂网放坡的支护形式，坡比1：1，支护形式如图所示。

3 稳定性验算

放坡+土钉墙整体稳定性验算采用圆弧滑动条分法进行验算[3]，该方法由Schlosser于1983提出，假设基坑边坡破坏时滑动面为圆弧状，将边坡土体划分为竖直的土条，计算滑移面上方各土条自重产生的下滑力，支护结构与滑移面上的在滑移面上形成的阻力即为抗滑力，两者的比值F滑/F抗，即为边坡的安全系数。土的剪切破坏采用摩尔库伦破坏准则，土钉变形后与土体的相互作用采用Winkler弹性地基梁理论计算[3-6]。

计算时分两级进行计算，首先验算上部放坡段的安全系数，采用圆弧滑动条分法计算得到土体下滑力为54.14kN，抗滑力为85.41kN，安全（下转第21页）（上接第49页）系数为1.58，可以认为上部放坡段是稳定的，在验算土钉支护段时，将上层放坡段土体转化为超载，土体下滑力为150.35kN，土钉及土体抗滑力为285.15kN，因此土钉支护段安全系数为1.90，满足规范要求。

4 结语

针对本基坑工程，采用放坡+土钉墙支护的形式可以有效地保证基坑侧壁的稳定，采用规范推荐的计算方法计算得到的安全系数可以满足要求。因此，在类似有一定空间的基坑支护工程中，可以采用类似的放坡+土钉墙支护的形式。根据现场施工效果，该支护形式能有效缩短工期，降低工程造价。

【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（S1）：480-484.

[2]成伟.建筑工程深基坑中的土钉墙支护施工技术分析[J].四川水泥，2018（2）：144-144.

[3]王步云.土钉墙设计[J].岩土工程技术，1997（4）：30-41.

[4]韩永强，冯志焱.土钉墙稳定性计算方法综述[J].电网与清洁能源，1999（2）：47-50.

[5]刘长海.土钉墙稳定性分析[J].技术与市场，2012，19（7）：59-60.

[6]景伟.两类土钉墙稳定性分析计算方法的比较[J].山西建筑，2007，33（17）.