单支点嵌岩支护桩在超深基坑中的设计应用

陆志秀（中国建筑材料工业地质勘查中心江苏总队，江苏 南京211135）

0 引言

随着城市土地价格越来越高昂，建筑用地资源愈发紧张，高层建筑与地下建筑逐渐受到市场和开发商的重视。在地下建筑和高层建筑施工初期的基坑结构中，需要对基坑侧壁进行支护和加固[1]。现阶段，由于我国建设单位对深基坑支护技术要求较高，工程施工难度大，投资高，因此优化深基坑支护结构设计十分必要且重要。在工程建设过程中，要想有效确保深基坑支护工程施工质量，降低施工成本投入，需要根据工程的实际情况来优化深基坑支护结构设计方案，为实际工程的施工提供有效指导作用[2]。本文结合国内一些工程设计实践[3～7]，介绍了传统的混凝土排桩支护加一道混凝土支撑的支护结构形式在挖深约15m的基坑工程中的应用，为类似工程项目提供了可参考的依据。

1 工程概况

1.1 项目概况

拟建场地位于南京市江宁区岔路口，宏运大道与中驰东路交接处东南角。现规划拟建物为1栋18层办公楼（A栋）、1栋18层公寓楼（B栋），其间为2层裙楼，设有三层整体地下车库。基坑周长约3330m，面积约5 9890m2。底板顶标高-14.20m，底板厚500mm、800mm，垫层厚100mm，坑底标高-14.80 m、-15.10m，基坑开挖深度14.20m、14.50m。

1.2 基坑周边环境

基坑东侧：支护桩外边线距离用地红线3.3～5.6 m，红线外即为南京市税务干部学校，支护外边线距离最近建筑6.6 m；基坑南侧：支护桩外边线距离用地红线3.3～3.4 m；基坑西侧：支护桩外边线距离用地红线3.3～3.4 m，红线外为中驰东路；基坑北侧：支护桩外边线距离用地红线3.6～4.0 m，红线外为宏运大道。

1.3 工程地质概况

图1 典型工程地质剖面图

拟建场地地势较为平坦。拟建场地地貌类型为阶地地貌单元。各土层特征（见图1）详述下：①-1层杂填土：该层在场区局部分布，堆填时间约3年。①-2层素填土：该层在场区局部分布，堆填时间约3年。②层粉质黏土，可塑，在场区局部分布。③层粉质黏土，硬塑，该层在场区普遍分布。⑤-1层强风化泥质粉砂岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，该层在场区普遍分布。⑤-2层中风化泥质粉砂岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，属极软岩，该层在场区普遍分布，未钻穿。

1.4 水文地质概况

本场区对本工程有影响的地下水为孔隙潜水，含水层为①-1杂填土。潜水水位主要受大气降水和地表水渗入补给，以蒸发方式排泄。主要在①-1杂填土相对较厚地段分布，其余地段未见地下水。①-2素填土及其余地层为微透水层。勘察期间，测得初见水位埋深在0.35～1.30m之间，初见水位标高在9.67～11.60m，稳定水位埋深在0.62～1.73m之间，稳定水位标高在9.37～11.09m。场地内浅层地下水水位变化受季节影响明显，地下水位有0.50m的升降幅度。

表1 基坑支护设计参数一览表

2 基坑支护设计方案

（1）支护体系：EAB段采用旋挖灌注桩围护结构，桩径1 000 mm，间距1 200 mm，加一层钢筋混凝土支撑；其余段采用旋挖灌注桩围护结构，桩径950 mm，间距1150mm，加一层钢筋混凝土支撑。支护结构平面布置图见图2，剖面图见图3。

（2）挡土形式：支护桩侧采用了挂网喷浆进行挡土。

（3）排水体系：基坑坡顶设置散水；土方开挖期间基坑内采用明沟+集水井排出坑内明水；基坑挖至坑底后，利用地梁及承台沟槽排出坑内明水。

3 设计计算

本工程支护方案的设计计算按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）中有关基坑支护结构设计要求和标准并在下列条件的基础上对围护结构的受力及稳定性进行计算。

图2 支护结构平面布置图

图3 支护结构剖面图

（1）根据周边环境的要求及该基坑的规模确定地下室基坑安全等级为一级，重要性系数取1.1；

（2）土的C、Φ值采用勘察报告提供的固结快剪指标；

（3）土压力计算采用土压力极限平衡理论的朗肯土压力理论：坑外迎土面的土压力取主动土压力，开挖面深度以下的土压力按矩形分布考虑，坑内开挖面以下背土面的土压力取为被动土压力，土压力系数为：

（4）根据该场地的土层条件，围护结构变形、内力及各项稳定性验算粘性土均采用水土合算，砂土层采用水土分算，且计算时不考虑围护体与土体的摩擦作用，不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备；

设计计算时取地面超载一般按均布超载20 kPa考虑，楼层每层荷载考虑为15 kPa，行车道路荷载考虑为30 kPa。并根据实际施工工况计算每一工况下的支护结构内力和变形，按照最不利情况进行设计，保证支撑结构在各种工况下的安全。

支护桩最大弯矩设计值为745.73 kN·m，最大剪力为350.31 kN。支护桩最大水平位移14.75 mm，基坑周边最大地表沉降按指数法为31 mm，满足基坑监测规范的变形要求。计算得到整体稳定安全系数为3.122，抗踢脚最小安全系数为1.312，均满足规范要求，土反力计算也满足要求。

4 结语

该地区超深基坑支护可以考虑采用单支点嵌岩桩的支护结构形式，设计计算的变形结果和各项安全系数均满足规范要求。该设计方案并未出现单支点深基坑容易发生的踢脚破坏情况，安全可靠，节省了工程造价，缩短了建设周期，经济效益可观，为类似的深基坑项目提供了可供参考的依据。