深基坑支護設計的淺探

　　1.深基坑支護類型選擇

　　深基坑支護不僅要求確保邊坡的穩定，而且要滿足變形控制要求，以確?；又車慕ㄖ?、地下管線、道路等的安全。如今支護結構日臻完善，出現了許多新的支護結構形式與穩定邊坡的方法。

　　根據本地區實際情況，經比較采用鉆孔灌注樁作為擋土結構，由于基坑開采區主要為粘性土，它具有一定自穩定結構的特性，因此護坡樁采用間隔式鋼筋混凝土鉆孔灌注樁擋土，土層錨桿支護的方案，擋土支護結構布置如下：（1）護坡樁樁徑600mm，樁凈距1000mm；（2）土層錨桿一排作單支撐，端部在地面以下2.00mm，下傾18°，間距1.6m；（3）腰梁一道，位于坡頂下2.00m處，通過腰梁，錨桿對護坡樁進行拉結；（4）樁間為粘性土不作處理。

　　2.深基坑支護土壓力

　　深基坑支護是近些年來才發展起來的工程運用學科，新的完善的支護結構上的土壓力理論還沒有正式提出，要精確地加以確定是不可能的。而且由于土的土質比較復雜，土壓力的計算還與支護結構的剛度和施工方法等有關，要精確地確定也是比較困難的。目前，土壓力的計算，仍然是簡化后按庫侖公式或朗肯公式進行。常用的公式為：

　　主動土壓力：

　　Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ

　　工中：Eα——主動土壓力（KN），γ——土的容重，采用加權平均值。H——擋土樁長（m）。Φ——土的內摩擦角（°）。C——土的內聚力（KN）。

　　被動土壓力：EP=1/2γt2KPCt

　　式中：EP——被動土壓力（KN），t——擋土樁的入土深度（m），KP——被動土壓力系數，一般取K2=tg2（45°-Φ/2）。

　　由于傳統理論存在達些不足，在工程運用時就必須作經驗修正，以便在一定程度上能夠滿足工程上的使用要求，這也就是從以下幾個方面具體考慮：

　　2.1.土壓力參數：尤其抗剪強度C/Φ的取值問題?？辜魪姸戎笜说臏y定方法有總應力法和有效應辦法，前者采用總應力C、Φ值和天然重度γ（或飽和容量）計算土壓力，并認為水壓力包括在內，后者采用有效應力C、Φ及浮容量γ計算土壓力，另解水壓力，即是水土分算?？倯k法應用方便，適用于不透水或弱透水的粘土層。有效應力法應用于砂層。

　　2.2.朗肯理論假定墻背與填土之間無摩擦力。這種假設造成計算主動土壓力偏大，而被動土壓力偏小。主動土壓力偏大則是偏安全的，而被動土壓力偏小則是偏危險的。針對這一情況，在計算被動土壓力時，采用修正后的被動土壓力系數KP，因為庫侖理論計算被動土壓力偏大。因此采用庫侖理論中的被動土壓力系數擦角δ，克服了朗肯理論在此方面的假定?？梢郧蟮眯拚蟮腒P是：KP=〔CosΨDCosδ[KF）]-Sin（Ψo+δ）SinΨo〕2

　　式中是按等值內摩擦角計算，對粘性土取ΦD=Φ是根據經驗取值，δ一般為1/3Φ-2/3Φ。

　　2.3.用等值內摩擦角計算主動土壓力。在實踐中，對于抗深在10m內的支護計算，把有粘聚力的主動土壓力Eα，計算式為：E=1/2CHtg2（45°-Φ/2）+2C2/γ。

　　用等值內摩擦角時，按無粘性土三角形土壓力并入Φo，E=1/2γH2tg（45°-Φ/ 2），而E=E由此可得：tg（45°-[S*（]Φo2= rH2tg2（45°-Ψ/2）-4CHtg（45°-Ψ/2）+4C2/r2rH2

　　2.4.深基坑開挖的空間效應?；拥幕瑒用媸艿较噜忂叺闹萍s影響，在中線的土壓力最大，而造近兩邊的壓力則小，利用這種空間效應，可以在兩邊折減樁數或減少配筋量。

　　2.5.重視場內外水的問題。注意降排水，因為土中含水量增加，抗剪強度降低，水分在較大土粒表面形成潤滑劑，使摩擦力降低，而較小顆粒結合水膜變厚，降低了土的內聚力。

　　綜上所述，結合本場地地質資料以及所選擇的基抗支護形成，水壓力和土壓力分別按以下方式計算：

　　2.5.1.水壓力：因支護樁所處地層主要為粘性土層，且為硬塑中密狀態，另開挖前已作降水處理，故認為此壓力采用水土合算是可行的。

　　2.5.2.土壓力：樁后主動土壓力，采用朗肯主動土壓力計算，即：Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ

　　樁前被動土壓力，采用修正后的朗肯被動土壓力計算，即：EP＝1/2γt2KP+2KP Ct.

　　式中：KP＝〔CosΨCosδ-Sin（Ψ+δ）SinΨ〕2

　　3.護坡樁的設計

　　該工程支護結構主要采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁加斜土錨的設計方案，樁的直徑為600mm，樁間凈距為1000mm.考慮基坑附近建筑屋的影響，還有環城南路上機車等動截荷的影響，支護設計時，筆者參照部分支護結構設計的相關情形取地面均布載荷q=40KN/m，：

　　3.1.樁上側土壓力：①樁后側主動土壓力，因為樁后土為三層（雜添土、粘土、粉粘土）所以計算時采用加權平均值的C、Φ、γ，Φ=21.32，得：Eα=4.7H2-2.76H+108.49；②樁前側被動土壓力：因為樁前側土為兩層（粘土層、粉質粘土層），所以計算時應采用加權平均值的C＇、Φ＇、γ＇，得：EP＝33.89676t2+104.5t；③均布載荷對樁的側壓力：由公式Eq＝qKaH，得：Eq=18.672H.

　　3.2.樁插入深度確定：計算前須作如下假設：（1）錨固點A無移動；（2）灌注樁埋在地下無移動；（3）自由端因較淺不作固定端，按地下簡支計算。

　　3.2.1.建立方程：對鉸點（錨固點）A求矩，則必須滿足：∑MA=0

　　所以有：1KEP（23t+h-a）=Eq〔23 （h+t）-a〕+Ep（h+t2-α）q

　　式中：K為安全系數，取2，得：8.31t3+82.97t2-138.75t=114.12

　　3.2.2.插入深度及柱長計算：根據實際情況t取最小正解；t=1.99m.

　　根據《建筑結構設計

手冊》及綜合地質資料，取安全系數為1.2，所以樁的總長度為：L=h+1 .5t=8.5+1.2♀1.99=12.4（m）

　　3.3.錨拉力的計算：由于樁長已求出，對整個樁而言，由于力平衡原理可以求出A點的錨拉力，∑FA=0，即：Eα+Eq=Ep+TA，取t=1.99解得：TA=194.35（KN）

　　4.土層錨定設計

　　錨固點埋深α=2m，錨桿水平間距1.6m，錨桿傾角18°，這是因為考慮到：（1）基坑附近有環城南路和建筑物的存在，傾角小，錨桿的握裹力易滿足；（2）支護所在粘土層較厚，并且均一，可作為錨定區；（3）粘土層的下履層（粉質粘土層、粉砂層、圓礫層）都是飽水且較薄。

　　4.1.土層錨桿抗拔計算：土層錨桿錨固端所在的粘土層：c=47.7kpΨ=20.72°r=20 .13kN/m2

　　4.1.1.土層錨桿錨非固端段長度的確定：

　　由三角關系有：BF=sin（45°-Φ/2）/sin（45°-Φ/2+a）·（H-a-d）代入數據計算得：BF=5.06 m

　　4.1.2.土層錨桿錨段長度的確定：該土層錨桿采用非高壓灌漿，則主體抗壓強度按下面公式計算：r=C+（1/2）rhtgΨ。式中：r——埋深h處的抗剪強度，K——安全系數1.5，d——錨桿孔徑，取0.12m，錨固段長度L=17.98m

　　5.結論

　　深基坑支護工程是近二十年來隨著城市高層建筑發展而發展的一門新的實踐工程學，它還有待于理論上的完善，如何取一種在經濟技術上都合理的支護類型就必須充分考慮現場環境、工程地質條件以及工程要求。

篇2：設計主線:地勘土方支護設計

　　設計主線：地勘、土方、支護設計

　　地勘、土方開挖及基坑支護是單體方案階段同步進行的，是施工的第一步工作；

　　通俗來說，我們要蓋房子，買了塊土地，首先要看看這塊地里土質怎么樣（地質勘測），太松軟了，房子會塌陷，要（換填、打樁），太硬了挖坑費事（石方）；不只看表面，要打個空，看看下面10-20米土層的分布情況，看看到多深的有足夠承載力的巖層，能承的起我們的房子；再看看周邊的地下水情況，會不會有超大的浮力把地板拱裂滲透；

　　要先挖個坑埋基礎，坑大了費錢，坑小了穩定性不夠（土方開挖）；挖出的土運出去堆在別人的地上要給錢（土方外運）；地塊大一點，可以把一期坑里的土，堆到二期里（土方倒運）；土地本身有高差，設計標高取的好，這邊挖了，填到那邊，正好平整了（土方平衡）；

　　坑挖好了，要在坑壁上做好安全措施，可能下場雨側壁塌方了，現場的工人危險（基坑支護）；可能地下水滲進坑里，成了水潭沒法施工（止水帷幕）；

　　一、地勘：（勘察設計協會審查）

　　初勘：拿到土地前期，無設計圖紙，按20m×20m方格網布點勘測，當地勘察單位對地質情況比較了解，可協商網距適當放寬，勘測費用可減過半；初勘可在立項階段對項目土石方費用做出較為貼切的估算，避免出現后期嚴重超支情況；

　　詳勘：根據單體方案外輪廓，布置勘測點（勘察單位布點），勘測；

　　勘察報告審查：

　　詳勘原則上，應在單體方案審批通過后進行；項目工期緊張時，可在單體方案基本確認后，與單體審批同步進行，《單體方案審查意見書》一拿到就可以送審；

　　勘察報告解讀：

　　持力層：土層分布一般從表面到里面常見的幾層：沙土、強風化、中風化；表面覆土承載力比較低，一般清掉，如果是低層小房，強風化層可能承載力就夠了，中高層一般要到中風化；地勘報告里會把每層土的承載力標出來，結構專業一看基本有數；

　　斷面：用來分析計算方量；

　　抗浮水位：水位高了，基坑要做止水帷幕，基礎底板要做抗浮錨桿或地下水疏導措施；

　?。ǖ乜眴挝悔呌诒Ｊ?，會適當提高水位，可找專家做論證，看是否能降低）

　　二、土方：（不用外審）

　　當單體方案初步確定后，地下室底板設計標高及外邊界基本確定，結構專業給出基礎的估算厚度，可出具開挖圖；

　　開挖圖的基本信息：坑底標高、開挖輪廓、斷面示意；

　　注意點：開挖輪廓不是建筑輪廓，要加上基礎外擴寬度（約1米）和施工操作面（約1.5米）；

　　前期為粗挖，可用方案預估坑底標高，快到底部時半米時，要根據施工圖重新提準確的開挖標高，避免土方二次開挖或回填；

　　土方量的計算：土方開挖倒運成本約30-60元/立方米，石方約80-120元/立方米，如果臨近處有居民或者商場正在使用中的建筑，需要用到靜力爆破，成本600-800元/立方米；

　　因此分析地勘報告，結合地質情況確定設計標高，估算土方石方量尤為重要；盡量減少石方開挖，如能做到地塊內部土方自平衡更好；

　　三、基坑支護：（勘察設計協會審查）

　　基坑支護屬于臨時設施，設計方式及收費差異較大，最好帶方案招標，在經濟性與安全性上取平衡；在設計角度，安全性要考慮高一些（項目公司其他部門會更多考慮經濟性）；我們基坑出現過局部塌方，基坑邊上板房的一側房間直接跟著塌到坑里了，幸好在晚上，沒有人員傷亡；專家分析是大雨滲入路邊的綠化，導致側面土的膨脹，增加了側推力，保險做法是把地面的花壇全部用混凝土封??；

　　支護方案根據基坑深度及周邊情況確定，3-5米算淺基坑，5米以上算深基坑，有條件盡量放坡；次選放坡與混凝土支護梁/支護樁結合；實在受限，選用垂直支護樁；以上屬于比較常見的支護形式；

　　基坑支護審查：

　　報審流程：圖紙-專家評審（現場勘查/評審會）-審核蓋章；收費根據坑深度3-5萬不等；

　　后期出現特殊情況，可進行局部變更；

篇3：基坑支護設計方案概述

　　基坑支護設計方案概述：

　　參照軟件計算結果，結合ⅩⅩ地區大量的工程實踐經驗，根據本工程具體地質條件及周邊環境實際情況，基坑支護設計方案概述如下：

　　1、樁數圖設140根，實際樁數根據現場實際情況而定，具體見護壁樁平面布置示意圖NO:03。沿基坑單列布置，樁徑均為φ1000mm，樁芯砼為C25。

　　2、成樁深度相對于自然地面以下約為15.5m，樁頂標高（連系梁頂標高）為自然地面下0.5m（-2.7m），有效樁身長15.0m，樁端錨入基坑底面以下4.5m。

　　3、樁中心間距：懸臂樁樁間距設計為3.0m。

　　4、樁護壁采用C20砼分節支護。壁厚150mm,節高1000mm。遇土質不好時節高可按0.50～0.3m施工，由于降水施工在基巖面存在不可疏干層，為保證施工工人的安全，宜內加Φ6.5@300的網筋網。

　　5、樁頂圈梁設置高500mm,寬1000mm。砼強度等級為C25。

　　6、挖孔直徑為設計樁徑加兩倍護壁厚度。即D=1000+300=1300mm,孔徑容許偏差±30mm。

　　7、護壁樁配筋、樁身結構及圈梁配筋見護壁樁結構圖NO:04~05。

　　8、樁間支護措施：護壁樁地段樁間距為2.8m，采用掛網噴射混凝土，網筋φ6.5＠250。具體見樁間支護結構示意圖NO:06。

　　9、樁頂以上支護：樁頂標高以上部位(本工程只有0.50m左右的土層)土體一般可采用掛網噴射混凝土，網筋φ6.5＠250。

　　本設計方案只適用于本工程具體環境地質條件，施工過程中當環境地質條件（設計條件如基坑開挖超深）變化時需對本方案進行修正，對支護體系進行加固，以保證基坑的穩固安全。