目前，大多数建筑物由于建筑使用功能的需要而设置了地下室，其基础埋置较深，基坑开挖量大，设计和施工当中必须做好基坑支护结构，使其在安全、经济的前提下方便施工，缩短工期，从而达到节省投资的目的。本文介绍广州市某大楼基坑支护结构的设计方法。

 

 

　　本工程场地位于广州市白云区黄石东路附近，建筑物基坑开挖面积平方米，开挖深度8.2米，地面较平坦，场地北面离基坑边线约18米处砌筑有一围墙及小涌，16米处有一水管顺围墙东西向埋设，东侧离基坑边线约50米为广花公路及小涌。基坑周边的构、建筑物距基坑较远，对基坑稳定的影响甚微。

 

 

　　该建筑物场地属流溪河二级阶地（广花冲积平原），基岩上覆厚度不等的第四系冲洪积粘土、粉质粘土、粉土、砂及残积成因的粉质粘土、粘土，岩土层自上而下划分为：

 

　　1、素填土，层厚0.9—2.9米。

 

　　2、粉质粘土（粘土），层厚0.6—3.0米。

 

　　3、中、粗砂，局部为细砂，分布于场区南面，层厚0.5—3.4米。

 

　　4、粉质粘土，含少量细砂，为原岩风化残积土，层厚0.5—3.4米。

 

　　5、强风化细砂岩，岩心破碎，层厚0.5—3.3米，

 

　　6、中风化细砂岩，岩心较完整，局部破碎，泥质、泥铁质胶结，裂隙较发育，层厚0.6—6.6m。

 

　　7、微风化细砂岩，岩心完整，呈柱状，泥铁质胶结，局部夹中风化岩层厚0.3—1.7m。

 

　　8、砾岩。

 

　　9、地下水主要受大气降水和地表水的垂直渗透补给，按含水介质特性划分，第四系砂土层赋存孔隙水，基岩裂隙赋存裂隙水，粉质粘土、粘土渗透性能差，属弱含水层或相对近似隔水层；中粗砂、粉土透水性较好，是主要的富水层位，主要分布于场地南部，多呈层状分布，地下水量较多。

 

 

　　基坑支护结构的选择应本着安全、可靠、经济和缩短工期的原则进行。该基坑开挖深度为8.2m，场区分布有2～3米厚的粉土、中粗砂层，是主要的含水层，地下水量较大，工程地质情况较差，支护结构采用复合土钉墙型式，以求在确保基坑及周边环境安全的前提尽可能节省投资。

 

　　考虑地面超载20kpa，地下水位为地面以下0.6米。深层搅拌桩桩径φ600，桩中心间距450，桩端进入不透水层（残积层）1米，土钉间距1.2×1.2m，梅花状布置，直径φ130mm。基坑范围内为冲洪积粉质粘土、中、粗砂、残积粉质粘土，冲洪积粉质粘土标贯数4-15击，中、粗砂标贯数5-21击，残积粉质粘土标贯数5-27击。取重度γ=19KN/m，φ=18，由于土的透水性较好，以水土分算考虑水压力。

 

　　1、土钉墙计算

 

　　Ka=tg（45-18/2）=0.53地面超载引起的侧压力Pa=20X0.53=10.6KN/m，地下水位为地面以下0.6米。土自重引起的侧压力峰值Pb=0.55KaγH=0.55X0.53X（19-10）X8.2=21.5KN/m水压力引起的侧压力Pc=γH=10X（8.2-0.6）=76KN/m土压力模式如右图所示。土钉采用HRB335（Ⅱ级钢），抗拉强度标准值fyk=335MPa，使用阶段取安全系数K=1.3，施工过程取安全系数K=1.1。土钉③最大拉力N=1.2X1.2X（10.6+21.5+24）/cos12°=82.6KN所需钢筋面积As=1.3N/fyk=1.3X82.6/33.5=3.2cm施工过程中土钉最大拉力N=1.2X1.35X（10.6+21.5+24）/cos12°=92.9KN所需钢筋面积As=1.1X92.9/33.5=3.1cm采用1Φ25，As=4.9cm，满足设计要求。取土钉与土体间的容许摩阻力qk=35KN/m，土钉直径130mm，可得土钉锚固段长度Lm=82.6/（πX0.13X35）=5.8m土钉⑥最大拉力N=1.2X1.2X（10.6+21.5+60）/cos12°=135.6KN所需钢筋面积As=1.3N/fyk=1.3X135.6/33.5=5.2cm施工过程中土钉最大拉力N=1.2X1.35X（10.6+21.5+60）/cos12°=152.5KN所需钢筋面积As=1.1X152.5/33.5=5.0cm采用1Φ28，As=6.2cm，满足设计要求。取土钉与土体间的容许摩阻力qk=40KN/m，土钉直径130mm，可得土钉锚固段长度Lm=135.6/（πX0.13X40）=8.3m依次类推，可算得其它土钉的钢筋直径及锚固长度。由于坑底已进入残积层且部分已进入强风化层，根据经验，不存在地基承载力及整体稳定问题。

 

　　2、搅拌桩计算

 

　　Ka=tg（45-18/2）=0.53地面超载引起的侧压力Pa=20X0.53=10.6KN/m，土自重引起的侧压力峰值Pb=0.55KaγH=0.55X0.53X（19-10）X8.2=21.5KN/m水压力引起的侧压力Pc=γH=10X7.6=76KN/m土压力模式如右图所示。搅拌桩按跨度为（1.2+0.3+0.2）=1.7米的两端弹性支座梁进行计算。根据地质报告所揭露的中粗砂层的位置，土钉⑥已开挖而未打土钉时，为搅拌桩受力最不利情况。考虑到此时为土方开挖阶段，作用于搅拌桩水压力可适当降低，计算考虑水头取为4.0米。搅拌桩跨中弯矩M=bX（q+q+q）xLxL/10=1.0X（10.6+21.5+40）x1.7x1.7/10=20.8KN.m桩侧应力σ=γh±M/W=19X6.3±20.8/（1.0x1.05/6）=120±113KN/m=KN/m不产生拉应力。取水泥土抗压强度1.0MPa，抗拉强度0.1MPa，搅拌桩强度满足要求。

 

 

　　1、深层搅拌桩施工时应严格控制桩位和桩身垂直度，以确保足够的搭接长度和整体性，水泥掺入比15%，水泥浆的水灰比0.45左右。

 

　　2、基坑土方开挖应按要求分段、分层进行，严禁超挖，机械开挖后由人工依设计边坡坡度进行修整。

 

　　3、边坡修平后应随即挂网、铺设加强筋，钢筋网与边坡土面距离60mm，钢筋塔接长度35d，喷射砼强度等级C20，喷射压力0.5Mpa左右，可采用二次喷射的方法达到设计厚度。

 

　　4、施工前应按图于坡面上定出孔位，按设计要求的孔位、入射角及深度成孔，钢筋应每隔2m左右设对中支架。第一排土钉遇较厚杂填土层成孔有困难时，可改用φ48钢花管置入，花管末端8m范围内留出注浆孔，孔距500mm。

 

　　5、采用M20水泥砂浆注浆，拆除注浆管后，再封堵孔口加压注浆，注浆压力0.5—0.8Mpa左右。

 

　　6、在注浆体终凝、有一定强度后（一般在24小时后，可依施工单位的经验，适当缩短，但不少于15小时），方可焊接锁定筋。

 

　　7、基坑周边及坑底应设置截水、排水沟及集水井，避免地面水排入基坑，避免边坡浸水。

 

　　8、施工过程应加强边坡位移（水平及竖向）的监测。

 

 

　　基坑支护结构是临时性的结构，想达到既安全又经济的最佳效果，除了好的设计外，更重要的是要有一支有经验、高素质的施工队伍，建议建设方在组织招投标时，严格把关，“价低者得”往往是造成工程事故的诱因，这方面已有许多教训值得记取。