（長(zhǎng)春建筑學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

長(zhǎng)春賽德購(gòu)物中心基坑工程設(shè)計(jì)研究

董曉琳

（長(zhǎng)春建筑學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

論文以長(zhǎng)春市賽的購(gòu)物中心基坑工程為研究案例，在分析各類(lèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)具體的工程條件和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，尋求適用于本工程施工的的基坑支護(hù)方案，并進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算、穩(wěn)定性分析。

基坑；穩(wěn)定性；變形分析

1 前言

為了保護(hù)城市基坑工程周?chē)h(huán)境的要求，基坑工程的設(shè)計(jì)應(yīng)從傳統(tǒng)的強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰刂圃O(shè)計(jì)，基坑的設(shè)計(jì)與施工必須密切結(jié)合，采用考慮時(shí)空效應(yīng)的基坑施工方法，基坑工程的主動(dòng)土壓力不是固定不變的，而是變化的。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和計(jì)算基坑的變形，必須重視工程實(shí)踐，提倡利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的資料來(lái)反分析基坑設(shè)計(jì)所需要的計(jì)算參數(shù)。

2 工程概況

本文研究的場(chǎng)地位于長(zhǎng)春市東部經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)賽德廣場(chǎng)東北角，場(chǎng)區(qū)地勢(shì)較為平坦，標(biāo)高在199.1-200.97，高差1.87米。周邊環(huán)境如圖1所示。

3 支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 支護(hù)方案的選擇

在選擇支護(hù)類(lèi)型的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)工程規(guī)模、主體工程特點(diǎn)、場(chǎng)地條件、環(huán)境保護(hù)要求、巖土工程勘察資料、土方開(kāi)挖方法以及地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)等因素。經(jīng)綜合分析比較在確保安全可靠的前提下，選擇切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方案。

綜合以上方面，對(duì)基坑支護(hù)類(lèi)型選擇進(jìn)行如下分析：

本基坑周邊環(huán)境是兩面臨路，兩面臨建筑物，臨路的兩面距路的距離較大，但因施工材料堆放與施工場(chǎng)地需要，還不能選擇放坡開(kāi)挖；在臨建筑物的北側(cè)，距離較大，因有一條小馬路和修建施工宿舍，因此也不能放邊開(kāi)挖；臨建筑物的東側(cè)，因距建筑物只有5米左右，因此不能放坡開(kāi)挖。

基坑開(kāi)挖深度10米，且土層強(qiáng)度比較高，可選擇懸臂樁、單支點(diǎn)樁錨，土釘墻進(jìn)行支護(hù)。據(jù)長(zhǎng)春市基坑支護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，懸臂樁、單支點(diǎn)樁錨支護(hù)造價(jià)與工期都高于土釘墻支護(hù)，因此可選擇土釘墻支護(hù)方法。

因基坑?xùn)|側(cè)距建筑物近，為保障基坑的安全，采用復(fù)合土釘墻支護(hù)，因基坑開(kāi)挖深度不大，可采用一層錨桿與釘?shù)慕M合。另外為保障北側(cè)建筑物與小馬路和臨時(shí)宿舍的安全也采用復(fù)合土釘墻支護(hù)。

3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

基坑北側(cè)和東側(cè)因有建筑物且距離較近，為保證基坑變形的需要，采用復(fù)合土釘墻支護(hù)，第三排采用錨桿，錨桿長(zhǎng)度18m，第一排第二排和第四排土釘長(zhǎng)度為13m，第五、六、七排分別為8m。錨桿總計(jì)290根，13m長(zhǎng)土釘總計(jì)1160根，8m長(zhǎng)土釘總計(jì)870根。設(shè)計(jì)平面與剖面圖如圖2與圖3所示：

3.3 復(fù)合土釘墻穩(wěn)定性分析

圖2 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)布釘圖

3.3.1 內(nèi)部穩(wěn)定性

（1）內(nèi)部整體穩(wěn)定性分析

采用力矩極限平衡法，如圖4所示。上圖穩(wěn)定安全系數(shù)見(jiàn)公式（1）：

圖3 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

圖4 土釘穩(wěn)定分析圖

式（1）中：Ks——整體穩(wěn)定性安全系數(shù)；Wi——i分條的自重（kN/m）；Ci、 φi——i分條的滑裂面處土的粘聚力（kPa）和內(nèi)摩擦角（°）；αi——i分條滑裂面處中點(diǎn)切線(xiàn)與水平面夾角（°）；θi——土釘與水平面之間的夾角（°）；Li——i分條滑裂面處弧長(zhǎng)（m）；Tui——第i各土錨頂滑裂面處的抗拔力（kN）。

上式中的Ks=1.81大于[Ks]，即容許穩(wěn)定安全系數(shù)，一般為1.5，滿(mǎn)足要求。

（2）土釘抗拔力安全系數(shù)見(jiàn)公式（2）

圖5 土釘墻抗滑抗傾覆計(jì)算模型

式 中： KOi——第i個(gè)土釘抗拔安全系數(shù)；Tui——第i個(gè)土釘滑裂面抗拔力；Ti——第i個(gè)土釘處的土壓力；iθ——第i個(gè)土釘與水平面的夾角?？梢?jiàn)，計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足安全要求。

3.3.2 土釘墻外部穩(wěn)定性分析

（1）抗滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算

密集的土釘組成的復(fù)合土體，可將其視為重力式擋土墻。從試驗(yàn)得出，破壞時(shí)明顯地帶平移和轉(zhuǎn)動(dòng)性質(zhì)，因此除內(nèi)部安全穩(wěn)定外，尚須驗(yàn)算：抗滑動(dòng)穩(wěn)定及抗傾覆性穩(wěn)定。

如圖5計(jì)算模型:

抗滑安全系數(shù)為：

式中KH——抗滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)；Eax——墻后主動(dòng)土壓力（kN）；Fi——假設(shè)墻底斷面上產(chǎn)生的抗滑合力（kN）。

公式中：

滿(mǎn)足安全要求。

（2）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

設(shè)MW為抗傾覆力矩，則

設(shè)MO為傾覆力矩則

式中：W—墻土的重量（rHB）；Sx—土釘?shù)乃骄啵╩）；B—墻體的寬度（m）；

安全系數(shù)

滿(mǎn)足安全要求。

4 土釘變形分析

實(shí)測(cè)表明，沿高度上下分布的土釘，在使用狀態(tài)的最大內(nèi)力相差很大，一般為中間大，而上部和底部都偏小，所以中部土釘所起作用較大。但是頂部土釘對(duì)于限制地表變形非常重要。如果頂部土釘較短，則在土釘尾部或尾部以外的地表上容易出現(xiàn)較大變形，出現(xiàn)裂縫，這對(duì)土釘墻的強(qiáng)度和穩(wěn)定性可能影響不大，但會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移增大，所以當(dāng)基坑附近有建筑物或地下管線(xiàn)時(shí)，上部土釘需加長(zhǎng)一些。如果基坑到中下部土層強(qiáng)度高，滑動(dòng)面可能不穿過(guò)下部土層，底部土釘可短一些（當(dāng)土層特別好時(shí)，可不設(shè)置土釘）；反之底部土釘不宜過(guò)短，因?yàn)橛锌赡馨l(fā)生基底深部滑動(dòng)失穩(wěn)等問(wèn)題。

5 結(jié)論

1 根據(jù)長(zhǎng)春賽德廣場(chǎng)基坑工程的特點(diǎn)及周?chē)h(huán)境條件選擇復(fù)合土釘墻作為其支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2 對(duì)所選擇的支護(hù)類(lèi)型進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，均滿(mǎn)足要求。

3 對(duì)復(fù)合土釘強(qiáng)可能出現(xiàn)的變形問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

[1]高大釗．深基坑工程[M]．機(jī)械工業(yè)出版社（第二版），2002，05：1-133，235-302．

[2] 秦四清．深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)（第一版）[M]．北京：地震出版社，1998：7-170．

[3]黃傳勝．地鐵深基坑開(kāi)挖變形預(yù)測(cè)方法及工程應(yīng)用研究．（博士學(xué)位論文）[D]．中南大學(xué)，2011．

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