常州桩锚基坑支护结构稳定性和变形分析

姜杰

(常州市工务工程管理有限公司，江苏 常州213000)

随着当今社会各方面的快速发展，对城市地下空间工程开发的需要愈发强烈，地铁线路、地下商场乃至高层建筑都对地下工程有着很高的要求，随即涌现出大规模的基坑工程[1,2]。基坑工程设计的目的是为了保护周边道路、已有建筑及管线等不会因基坑开挖受到影响。现阶段，基坑支护方案有许多种，但也是利弊混杂，因此在基坑支护设计选型时，要从安全、经济、施工等多方面考虑。李磊[3]等人将基坑监测实测数据结合有限元软件对基坑围护结构的水平位移随着基坑开挖深度的增大及时间的变化情况进行了数值模拟研究，并考虑了地下水对基坑支护体系的影响效应。惠扬磊[4]等人基于理正的设计与分析，确定了基坑侧壁横向位移及桩体的内力情况。本文基于理正深基坑对某基坑工程支护设计方案进行计算，并与现场监测数据对比。

1 工程概况

本基坑工程位于常州市经开区延陵东路，拟建建筑东侧为已建门诊综合楼，南侧为延陵东路，北侧为常戚路，西侧为应急避难场所，拟建物工程重要性系数等级为二级。本场地地貌分区属于太湖水网平原区，地貌单元属于高亢平原。基坑面积约10000m2，周长约500m，基坑最大开挖深度为12.94m，±0.00=黄海标高+4.06m。根据《岩土工程勘察规范》（DGJ32/TJ 208-2016）第4.0.3 条及图E.03 太湖水网平原区第四纪晚更新世（Q3）地层出露或潜埋区分布图可以确定本工程勘查深度范围内揭示土层的地质年代主要为第四纪全新世及中、晚更新世冲击相松散沉积物。孔隙潜水主要赋存于①杂填土、②淤泥质粉质黏土中，水位埋深于地面下0.70～1.70m，浅层承压水主要分布于⑧1粉土夹粉质黏土、⑧2粉砂内，深层承压水赋存于⑨4粉砂中。

2 基坑支护设计

本基坑工程东侧临近已建的门诊综合楼，为了防止地面沉降变形从而影响到已有重要建筑的安全性，对该支护段采取钻孔灌注桩+双轴搅拌桩支护，支护结构剖面图如图1 所示。各土层参数如表1 所示。

图1 支护结构剖面图

表1 土层参数

2.1 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩直径800mm，桩间距1000mm，混凝土强度等级C30，桩长11.20m，表面喷射60mm 厚砼面层，桩头锚入冠梁50mm，桩顶冠梁尺寸1000×800，混凝土强度等级C30。

2.2 双轴搅拌桩

双轴搅拌桩直径800mm，轴间距500mm 布置，相互搭接200mm，幅与幅间距1000mm，桩长8.0m，水泥掺量15%。

2.3 基坑降排水

基坑坡顶设置一定坡度的混凝土翻边，坑内坡脚设置排水沟+集水井，坡面设置泄水孔，基坑降水采用轻型井点降水，基坑降水的降深控制在坑底以下0.5～1.0m。

2.4 监测

本基坑项目主要监测项目为坡顶的沉降与水平位移，周边地表沉降；水位检测；周边道路及管线监测；周边建筑物沉降监测。

3 理正深基坑计算

3.1 整体稳定性验算

整体稳定性验算如图2 所示，采用瑞典条分法进行计算，土条宽度1m，滑裂面圆弧半径R=12.509m，圆心坐标：x=-0.514m，y=7.339m,整体稳定安全系数Ks=2.706＞1.30，满足规范要求。

图2 整体稳定性验算

3.2 抗倾覆验算

抗倾覆（对支护底取矩）稳定性验算：

满足抗倾覆要求。

3.3 抗隆起验算

3.3.1 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：

满足抗隆起稳定性要求；

3.3.2 深度11.750 处，验算抗隆起：

3.4 流土稳定性验算

故，满足流土稳定性安全要求。

3.5 嵌固深度构造验算

嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度=0.8×5.14=4.112m，实际嵌固深度采用值为5.1m＞4.112m，满足要求。

3.6 嵌固段基坑内侧土反力验算

工况1：Ps=257.283≤Ep=928.736，土反力满足要求。

4 基坑现场监测对比

图4 内力位移包络图

本基坑开挖工程有第三方监测单位依据相关规范进行了监测，监测数据如表2 所示。同时，依据理正深基坑计算结果可知，采用三角形法、抛物线法及指数法获得的地表沉降量有所不同，最大沉降量分别为6mm，10mm，5mm，实际沉降值均在预测变形之内。地表沉降图及内力位移包络图如图3、4 所示。

图3 地表沉降图

表2 周边建筑物垂直位移变化量监测值

5 结论

以实际基坑工程项目为背景，采用理正深基坑对选定支护段进行了设计计算，并将沉降计算结果与实际监测结果进行对比，得出以下结论：

5.1 本基坑工程的基坑支护方案提出采用钻孔灌注桩+双轴搅拌桩，钻孔灌注桩桩顶锚入冠梁，可以达到预期效果，支护方案合理。

5.2 通过理正深基坑软件可以快速设计计算基坑支护形式的安全性及合理性。

5.3 采用三角形法及指数法的理正深基坑变形计算结果与实际监测结果较为接近。