深基坑支护设计浅探

深基坑支护的设计、施工、监测技术是近10多年来在我国逐渐涉及的技术难题。深基坑的护壁,不仅要求保证基坑正常作业安全,而且要防止基坑及坑外土体移动,保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。各地通过工程实践与科研,在基坑支护理论与技术上都有了进一步的发展,取得了可喜的成绩。

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建筑科学

深基坑支护设计浅探窦键马晓光 (阿城建筑工程总公司黑龙江阿城10 0 ) 3 0 5

摘要：基坑支护的设计、施工、监测技术是近 1深 0多年来在我国逐渐涉及的技术难题。深基坑的护壁，不仅要求保证基坑正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。各地通过工程实践与科研， 在基坑支护理论与技术上都有了进一步的发展，取得了可喜的成绩。 关键词：基坑；支护深中图分类号： 6 9 2 TQ 3 .文献标识码： A文章编号：6 3 O 3 (O 7 O ( ) 0 2— 2 1 7一 5 42 O )5b一 1 6 0

2朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦 )这种假设造成计算主动土压力偏大，而被深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，力。 而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围 动土压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的建筑物、地下管线、道路等的安全。如的，而被动土压力偏d N是偏危险的。针对这，今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护情况，在计算被动土压力时，采用修正后结构形式与稳定边坡的方法。 的被动土压力系数 K,因为库仑理论计算被 P根据本地区实际情况，经比较采用钻孔动土压力偏大。因此采用库仑理论中的被动灌注桩作为挡土结构，由于基坑开采区主要土压力系数擦角 6,克服了朗肯理论在此方一

1深基坑支护类型选择

6 0 m,桩间净距为 10mm。考虑基坑附 0m 00近建筑屋的影响，还有环城南路上机车等动截荷的影响，支护设计时，笔者参照部分支护结构设计的相关情形取地面均布载荷q 0=4 KN/, m:

1桩上侧土压力：①桩后侧主动土压力， ) 因为桩后土为三层(杂添土、粘土、粉粘土)所以计算时采用加权平均值的 C、、 Y, = 2 .2,得：E 0= 7—2 7 H+1 8 4; 13【 4.H2 .6 O .9为粘性土，它具有一定自稳定结构的特面的假定。可以求得修正后的 KP是：KP ②桩前侧被动土压力：因为桩前侧土为

两层性，因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔 ( s DC s6[ Co o KF)- i ( o 6)i JS n+ Sn (粘土层、粉质粘土层)所以计算时应采用加，灌注桩挡土，土层锚杆支护的方案，挡土 O]支护结构布置如下： 1护坡桩桩径 6 0 m, () 0r a式中是按等值内摩擦角计算，对粘性土权平均值的 C、 、Y,: P=3 . 得 E 3桩净距 1 0 mm; 2土层锚杆一排作单支取 D=是根据经验取值， 6一般为 1 8 6 6 2 4. t 0 O () /3 9 7 t+1 5;③均布载荷对桩的侧压 O 2 /3。 力：由公式 E q=q a K H,得：E=1 . 7 H。 q 862 撑，端部在地面以下 2 0 r m,下倾 1。, .0 a 8 2桩插入深度确定：计算前须作如下假 )间距 1 6 ( ) . m; 3腰梁一道，位于坡顶下 2 . 3用等值内摩擦角计算主动土压力。在实 )=-

0 m处，通过腰梁，锚杆对护坡桩进行拉践中，对于抗深在 1 m内的支护计算，把有设： 1锚固点 A无移动；2灌注桩埋在地下 0 0 () ()粘聚力的主动土压力 E0,计算式为：=/【 E I 无移动；3自由端因较浅不作固定端， ()按地下结； 4桩间为粘性土不作处理。 () 简支计算。 2 Ht 24。一/ ) 2 2 v。 C g (5 2+ C/ 建立方程：对铰点(锚固点) A求矩，则必 2深基坑支护土压力用等值内摩擦角时，按无粘性土三角形

程运用学科，新的完善的支护结构上的土压力理论还没有正式提出，要精确地加以确定是不可能的。而且由于土的土质比较复杂， 土压力的计算还与支护结构的刚度和施工方法等有关，要精确地确定也是比较困难的。

澡基坑支护是近些年来才发展起来的工土压力并入 O=1 2 Y H t (5 /须满足：∑MA=所以有：1 P 2 t h ,E/ 2 g4。一 O KE (3+— 2,而 E E由此可得：t (5[ X】 o= a= q C3(+ )a E (+ 2【式中： )= g4。一 S ( 2 )E 2 h t 3+ ph t~0) 一 q r t 24。~/ ) 4 Ht ( 5 / ) K为安全系数，取 2 H2g (5 2一 C g 4。一 2,得：8 3 t+ 2 9

t— . 13 8 .72+4/ 2 H2 C2 r r1 8. t l 4. 2 3 75= 1 1

4深基坑开挖的空间效应。坑的滑动面 )基插入深度及柱长计算：据实际情况 t根取受到相邻边的制约影响，在中线的土压力最最小正解；t . 9 =1 9 m。而造近两边的压力N4,,利用这种空间效根据Ⅸ建筑结构设计手册》及综合地质资目前，土压力的计算，仍然是简化后按库仑大，公式或朗肯公式进行。常用的公式为： 应，可以在两边折减桩数或减少配筋量。 料，取安全系数为 12 .,所以桩的总长度为： 主动土压力： 5重视场内外水的问题。注意降排水，因 L h )=+1 . t 8 5 1 2 1 9= 2 4 m) 5= .+ . . 9 1 . ( E 0=1 2 Y H2 g ( 5 / ) 为土中含水量增加，剪强度降低， 【/ t 2 4。一 2一抗水分在较 3“ )锚拉力的计算：由于桩长已求出，对 2 H g 4。一/ ) 2 2 v C t(5 2+ C/ 大土粒表面形成润滑剂，使摩擦力降低，而较整个桩而言，由于力平衡原理可以求出 A点式中：E 0一一主动土压力 (【 KN) Y, 小颗粒结合水膜变厚，降低了土的内聚力。 的锚拉力，∑FA=O,即：E 0+E= p TA,【 q E+ = .9 TA= 9 . 5 KN) 14 3 ( 土的容重，采用加权平均值。H一一挡综上所述，结合本场地地质资料以及所取 t 1 9解得：——

土桩长(。中——土的内摩擦角(。C~ m)。)土的内聚力( KN)。 被动土压力： P/ 2 C E=1 2 Y tKP t式中：E P——被动土压力( )—~ KN,t挡土桩的入土深度(,KP一一被动土压力 m)系数，一般取 K= g (5 / ) 2 t 2。一 4 2。一

选择的基抗支护形成，水压力和土压力分别按以下方式计算： 4土层锚定设计 ()水压力：因支护桩所处地层主要为粘 1锚固点埋深 0=2m,锚杆水平间距 1.【 性土层，且为硬塑中密状态，另开挖前已作降 6,杆倾角 1。,这是因为考虑到：1基 m锚 8 ()

水处理，故认为此压力采用水土合算是可行坑附近有环城南路和建筑物的存在，倾角小， 的。 锚杆的握裹力易满足； 2支护所在粘土

层较 ()由于传统理论存在达些不足，在工程运 ( )压力：桩后主动土压力，采用朗肯厚，并且均一，可作为锚定区； 3粘土层的 2土 ()用时就必须作经验修正，以便在一定程度上主动土压力计算，即：E0=12YH t2 5下履层(质粘土层，粉砂层、圆砾层)粉都是饱 【/ 2g ( 4能够满足工程上的使用要求，这也就是从以/ ) 2 H g 4。一/ ) 2 2 v 2一 C t(5 2+ C/ 水且较薄。 下几个方面具体考虑： 桩前被动土压力，采用修正后的朗肯被土层锚杆抗拔计算：土层锚杆锚固端所 1 )土压力参数：尤其抗剪强度 C 的取动土压力计算，即： P= 1 2Y t K+ KP在的粘土层：c 4 . k = 0 7。r 2 ./ E/ 2 P 2 = 77p 2 .2= 0一

。

。值问题。抗剪强度指标的测定方法有总应力 Ct法和有效应办法，前者采用总应力 C 值和，式中：KP= C sV Co Sn+6) Co s6一 i ( i 天然重度 Y(或饱和容量 )计算土压力，并认为 S n] 2水压力包括在内，后者采用有效应力 C及、浮容量 Y计算土压力，另解水压力，即是水土 3护坡桩的设计

1 kN/ 2 3 m

4 1土层锚杆锚非固端段长度的确定 .由三角关系有： F sn 4。一/ ) B= i ( 5 2/ sn4。一/+ )( a d代入数据计算 i (5 2 a H—— )得：BF=5.6 m 0

分算。总应办法应用方便，用于不透水或弱适该工程支护结构主要采用钢筋混凝土钻 4 2土层锚杆锚段长度的确定 .透水的粘土层。有效应力法应用于砂层。 孔灌注桩加斜土锚的设计方案，桩的直径为该土层锚杆采用非高压灌浆，则主体抗

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