深基坑支护结构设计及施工文论文

关于深基坑支护结构的设计及施工的探讨[摘要] 随着城市建设的飞跃发展，对建筑工程基础要求也越来越深，而基坑支护成为深基础工程中的关键部分，由于城市的建筑密集，基坑周围复杂的地下设施和地质条件，使基坑支护成为非常重要的关键技术。结构设计还是施工组织都应从整体功能出发,将各部分协调好,才能达到安全可靠。设计安全、科学的基坑支护方案，对加快工程进度，节省建设资金，保证基础工程顺利进行具有重要的意义。

[关键词] 深基坑工程结构设计

一、深基坑支护结构的主要型式与运用

按照结构构件的几何型式和受力特点，可归纳为以下几种主要型式：

1、悬臂式支护结构

主要有重力挡墙，钢筋混凝土灌注桩、预制桩、地下连续墙等。悬臂式支护结构控制变形能力较差，适用于基坑开挖深度较浅（一般不超过8米），对变形和限制位移要求不高的工程。

2、锚拉式支护结构

有锚拉桩或锚拉连续墙，锚杆与挡土结构连结，锚入地下利用地层锚固力，平衡挡土结构所受的土压力，适用于开挖深基坑和地面荷载大及对变形有严格要求的工程。

3、内支撑式

由外围挡土桩与钢筋混凝土平面支撑桁架或环形支撑等组合。

设计人员应根据现场条件选择科学、合理的支护结构。

二、支护结构的设计

1、悬臂式支护结构

（1）根据土质情况和基坑开挖深度确定桩型和桩长

（2）土压力计算

主动土压力：

①

被动土压力：

②

（1）支护结构稳定验算

a) 倾覆验算：≥1.5③

b) 滑移验算：≥1.3 ④

整体稳定按圆弧滑动法计算，若有软弱下卧层时，应按实际滑动面计算。

整体稳定安全系数k

≥1.3⑤

式中li-第i条土条顺滑弧面的弧长（m）；qi-第i条土条地面荷载（kn/㎡）;bi-第 i条土条款度（m）；c i-第 i条土条沿滑面的内聚力；wi -第 i 条土条重量（kn/m3; ai-第 i 条土条滑弧中点的切线和水平线夹角（度）。

d）管涌：≥1.5⑥

式中 k-抗管涌安全系数；r′.rw—分别为土的浮重度和水的重

度；h′—水头差；d—桩入土深度。

2、锚拉支护结构

当单道锚拉时，可按简支梁计算，多道水平锚拉时，计算方法多种，有等值梁法，等反力法等。

(1) 单排锚杆设计

a) 安全系数：i) 挡土墙结构和稳定性验算：抗倾覆安全系数kt和抗滑移安全系数ks计算简（3）（4）式

ii)锚拉杆稳定性验算：按照深部破裂面稳定性计算，以单排锚杆为例：

抗滑移安全系数ks=thmax/tn≥1.3

式中：thmax—锚杆承受的最大拉应力；tn—锚杆设计轴向拉力。

b) 土压力计算：算式见（1）（2）式

c) 水压力计算：水压力计算采用净水压力安全水头h，水重度rw＝10kn/m3；把水当作：主动压力＝静止压力＝被动压力＝rw.h;当水、水压力分算时，土压力按浮重度：r′＝r－rw计算。

d) 地面荷载：i)地面均布荷载 qn(kpa);ea＝ka.q;

ii) 地面集中荷载：多简化为均布荷载

e) 锚拉桩式支挡结构计算

现以桩顶设锚杆（单道锚拉）例（图 1）a点为铰接，b点设为弹性嵌固（亦为铰接），a、b两点均不发生位。

按简支结构计算：

则b点反力rb＝∑ma/h+x a点反力ra＝∑mb/㈥⑿

桩的入土深度桩长=h+x+1.2t

（2）多层锚拉系统的计算

多层锚杆的计算与单层锚杆的计算原则相同，可简化为连续梁或简支梁进行计算。

三、施工方案设计

施工流程：

（1）钻孔灌注桩：用跳打内插施工法，钻机定位成孔—清孔—下钢筋笼、导管——浇捣混泥土—成桩移位

（2）深层搅抖桩：用双轴搅拌机逐排逐段咬合15cm 施工，上下反复搅拌三次。

（3）钻孔灌注桩施工：施工过程中一定要注意泥浆稠度，并注意钻进速度。

（4）深层搅拌桩施工：要求搅拌桩起挡水作用时，要尽量连续作业，确保形成地下封闭连续墙。

四、工程实例

本工程结构16 层，地下室一层，基坑开挖深度5.3－6.5 米，基坑开挖面积3800㎡，围护周长430m，距本工程仅6.5m，是重要建筑物，南面是一级公路，基坑支护采用φ1000，间距1200，桩长18m的钻孔灌注桩挡土。南面采用φ700，桩长15m，埋深约8m，卸荷1m 土方，根据各层物理力学指标数据计算出应力分布。

1、钻孔灌注桩挡土墙设计

（1）选取悬臂式挡土力学模型

（2）由式①②代入各土层物理力学数据计算出其应力分布

（3）抗倾覆验算

kt=mp/ma

可计算出ma=2649.6kn.mmp=4646.3 kn.m

kt =1.754＞1.5 符合要求

（4）配筋计算：

根据《混凝土土结构设计规范》圆形截面构件沿周边均匀配置不可少于6根，其受弯能力可按下式计算。

至2a（a＞0.625时，取

2、本基坑按二级安全等级设计，基坑采用ф1000围护钻孔灌注桩加一层预应力锚杆支护方式，桩后设置双排ф550搅拌桩纵横搭接150mm的止水措施。砼强度等级为 c25，桩间距 1100 ㎜，局部1200㎜；桩长 12.0m－14.5m，桩端入强风化岩层深度≮3.0m；桩后双排ф550止水搅拌桩约900条。桩间距400㎜，搭接宽度≮150㎜；桩长约18m，桩端穿过砂层，入粉质粘土层0.5m 预应力锚索采用 7ф5 的钢绞线，锚杆在 3-3 断面分别按

30º、35º间隔 2400mm，“一桩一锚”形式设置，其余断面按 35º间隔 2200mm,“两桩一锚”形式设置。锚孔直径150mm，锚索实行总长不小于设计长度和入岩不小于 10m的双控指标。

3、钻孔灌注桩施工

（1）施工流程