深基坑支护设计的浅探

　　1.深基坑支护类型选择

　　深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。如今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。

　　根据本地区实际情况，经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构，由于基坑开采区主要为粘性土，它具有一定自稳定结构的特性，因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土，土层锚杆支护的方案，挡土支护结构布置如下：（1）护坡桩桩径600mm，桩净距1000mm；（2）土层锚杆一排作单支撑，端部在地面以下2.00mm，下倾18°，间距1.6m；（3）腰梁一道，位于坡顶下2.00m处，通过腰梁，锚杆对护坡桩进行拉结；（4）桩间为粘性土不作处理。

　　2.深基坑支护土压力

　　深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科，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。目前，土压力的计算，仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。常用的公式为：

　　主动土压力：

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

　　工中：Eα——主动土压力（KN），γ——土的容重，采用加权平均值。H——挡土桩长（m）。Φ——土的内摩擦角（°）。C——土的内聚力（KN）。

　　被动土压力：EP=1/2γt2KPCt

　　式中：EP——被动土压力（KN），t——挡土桩的入土深度（m），KP——被动土压力系数，一般取K2=tg2（45°-Φ/2）。

　　由于传统理论存在达些不足，在工程运用时就必须作经验修正，以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求，这也就是从以下几个方面具体考虑：

　　2.1.土压力参数：尤其抗剪强度C/Φ的取值问题。抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应办法，前者采用总应力C、Φ值和天然重度γ（或饱和容量）计算土压力，并认为水压力包括在内，后者采用有效应力C、Φ及浮容量γ计算土压力，另解水压力，即是水土分算。总应办法应用方便，适用于不透水或弱透水的粘土层。有效应力法应用于砂层。

　　2.2.朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。这种假设造成计算主动土压力偏大，而被动土压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的，而被动土压力偏小则是偏危险的。针对这一情况，在计算被动土压力时，采用修正后的被动土压力系数KP，因为库仑理论计算被动土压力偏大。因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角δ，克服了朗肯理论在此方面的假定。可以求得修正后的KP是：KP=〔CosΨDCosδ[KF）]-Sin（Ψo+δ）SinΨo〕2

　　式中是按等值内摩擦角计算，对粘性土取ΦD=Φ是根据经验取值，δ一般为1/3Φ-2/3Φ。

　　2.3.用等值内摩擦角计算主动土压力。在实践中，对于抗深在10m内的支护计算，把有粘聚力的主动土压力Eα，计算式为：E=1/2CHtg2（45°-Φ/2）+2C2/γ。

　　用等值内摩擦角时，按无粘性土三角形土压力并入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.深基坑开挖的空间效应。基坑的滑动面受到相邻边的制约影响，在中线的土压力最大，而造近两边的压力则小，利用这种空间效应，可以在两边折减桩数或减少配筋量。

　　2.5.重视场内外水的问题。注意降排水，因为土中含水量增加，抗剪强度降低，水分在较大土粒表面形成润滑剂，使摩擦力降低，而较小颗粒结合水膜变厚，降低了土的内聚力。

　　综上所述，结合本场地地质资料以及所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：

　　2.5.1.水压力：因支护桩所处地层主要为粘性土层，且为硬塑中密状态，另开挖前已作降水处理，故认为此压力采用水土合算是可行的。

　　2.5.2.土压力：桩后主动土压力，采用朗肯主动土压力计算，即：Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ

　　桩前被动土压力，采用修正后的朗肯被动土压力计算，即：EP＝1/2γt2KP+2KP Ct.

　　式中：KP＝〔CosΨCosδ-Sin（Ψ+δ）SinΨ〕2

　　3.护坡桩的设计

　　该工程支护结构主要采用钢筋混凝土钻孔灌注桩加斜土锚的设计方案，桩的直径为600mm，桩间净距为1000mm.考虑基坑附近建筑屋的影响，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=40KN/m，：

　　3.1.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、Φ、γ，Φ=21.32，得：Eα=4.7H2-2.76H+108.49；②桩前侧被动土压力：因为桩前侧土为两层（粘土层、粉质粘土层），所以计算时应采用加权平均值的C＇、Φ＇、γ＇，得：EP＝33.89676t2+104.5t；③均布载荷对桩的侧压力：由公式Eq＝qKaH，得：Eq=18.672H.

　　3.2.桩插入深度确定：计算前须作如下假设：（1）锚固点A无移动；（2）灌注桩埋在地下无移动；（3）自由端因较浅不作固定端，按地下简支计算。

　　3.2.1.建立方程：对铰点（锚固点）A求矩，则必须满足：∑MA=0

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

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

　　3.2.2.插入深度及柱长计算：根据实际情况t取最小正解；t=1.99m.

　　根据《建筑结构设计

手册》及综合地质资料，取安全系数为1.2，所以桩的总长度为：L=h+1 .5t=8.5+1.2♀1.99=12.4（m）

　　3.3.锚拉力的计算：由于桩长已求出，对整个桩而言，由于力平衡原理可以求出A点的锚拉力，∑FA=0，即：Eα+Eq=Ep+TA，取t=1.99解得：TA=194.35（KN）

　　4.土层锚定设计

　　锚固点埋深α=2m，锚杆水平间距1.6m，锚杆倾角18°，这是因为考虑到：（1）基坑附近有环城南路和建筑物的存在，倾角小，锚杆的握裹力易满足；（2）支护所在粘土层较厚，并且均一，可作为锚定区；（3）粘土层的下履层（粉质粘土层、粉砂层、圆砾层）都是饱水且较薄。

　　4.1.土层锚杆抗拔计算：土层锚杆锚固端所在的粘土层：c=47.7kpΨ=20.72°r=20 .13kN/m2

　　4.1.1.土层锚杆锚非固端段长度的确定：

　　由三角关系有：BF=sin（45°-Φ/2）/sin（45°-Φ/2+a）·（H-a-d）代入数据计算得：BF=5.06 m

　　4.1.2.土层锚杆锚段长度的确定：该土层锚杆采用非高压灌浆，则主体抗压强度按下面公式计算：r=C+（1/2）rhtgΨ。式中：r——埋深h处的抗剪强度，K——安全系数1.5，d——锚杆孔径，取0.12m，锚固段长度L=17.98m

　　5.结论

　　深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学，它还有待于理论上的完善，如何取一种在经济技术上都合理的支护类型就必须充分考虑现场环境、工程地质条件以及工程要求。

篇2：设计主线:地勘土方支护设计

　　设计主线：地勘、土方、支护设计

　　地勘、土方开挖及基坑支护是单体方案阶段同步进行的，是施工的第一步工作；

　　通俗来说，我们要盖房子，买了块土地，首先要看看这块地里土质怎么样（地质勘测），太松软了，房子会塌陷，要（换填、打桩），太硬了挖坑费事（石方）；不只看表面，要打个空，看看下面10-20米土层的分布情况，看看到多深的有足够承载力的岩层，能承的起我们的房子；再看看周边的地下水情况，会不会有超大的浮力把地板拱裂渗透；

　　要先挖个坑埋基础，坑大了费钱，坑小了稳定性不够（土方开挖）；挖出的土运出去堆在别人的地上要给钱（土方外运）；地块大一点，可以把一期坑里的土，堆到二期里（土方倒运）；土地本身有高差，设计标高取的好，这边挖了，填到那边，正好平整了（土方平衡）；

　　坑挖好了，要在坑壁上做好安全措施，可能下场雨侧壁塌方了，现场的工人危险（基坑支护）；可能地下水渗进坑里，成了水潭没法施工（止水帷幕）；

　　一、地勘：（勘察设计协会审查）

　　初勘：拿到土地前期，无设计图纸，按20m×20m方格网布点勘测，当地勘察单位对地质情况比较了解，可协商网距适当放宽，勘测费用可减过半；初勘可在立项阶段对项目土石方费用做出较为贴切的估算，避免出现后期严重超支情况；

　　详勘：根据单体方案外轮廓，布置勘测点（勘察单位布点），勘测；

　　勘察报告审查：

　　详勘原则上，应在单体方案审批通过后进行；项目工期紧张时，可在单体方案基本确认后，与单体审批同步进行，《单体方案审查意见书》一拿到就可以送审；

　　勘察报告解读：

　　持力层：土层分布一般从表面到里面常见的几层：沙土、强风化、中风化；表面覆土承载力比较低，一般清掉，如果是低层小房，强风化层可能承载力就够了，中高层一般要到中风化；地勘报告里会把每层土的承载力标出来，结构专业一看基本有数；

　　断面：用来分析计算方量；

　　抗浮水位：水位高了，基坑要做止水帷幕，基础底板要做抗浮锚杆或地下水疏导措施；

　　（地勘单位趋于保守，会适当提高水位，可找专家做论证，看是否能降低）

　　二、土方：（不用外审）

　　当单体方案初步确定后，地下室底板设计标高及外边界基本确定，结构专业给出基础的估算厚度，可出具开挖图；

　　开挖图的基本信息：坑底标高、开挖轮廓、断面示意；

　　注意点：开挖轮廓不是建筑轮廓，要加上基础外扩宽度（约1米）和施工操作面（约1.5米）；

　　前期为粗挖，可用方案预估坑底标高，快到底部时半米时，要根据施工图重新提准确的开挖标高，避免土方二次开挖或回填；

　　土方量的计算：土方开挖倒运成本约30-60元/立方米，石方约80-120元/立方米，如果临近处有居民或者商场正在使用中的建筑，需要用到静力爆破，成本600-800元/立方米；

　　因此分析地勘报告，结合地质情况确定设计标高，估算土方石方量尤为重要；尽量减少石方开挖，如能做到地块内部土方自平衡更好；

　　三、基坑支护：（勘察设计协会审查）

　　基坑支护属于临时设施，设计方式及收费差异较大，最好带方案招标，在经济性与安全性上取平衡；在设计角度，安全性要考虑高一些（项目公司其他部门会更多考虑经济性）；我们基坑出现过局部塌方，基坑边上板房的一侧房间直接跟着塌到坑里了，幸好在晚上，没有人员伤亡；专家分析是大雨渗入路边的绿化，导致侧面土的膨胀，增加了侧推力，保险做法是把地面的花坛全部用混凝土封住；

　　支护方案根据基坑深度及周边情况确定，3-5米算浅基坑，5米以上算深基坑，有条件尽量放坡；次选放坡与混凝土支护梁/支护桩结合；实在受限，选用垂直支护桩；以上属于比较常见的支护形式；

　　基坑支护审查：

　　报审流程：图纸-专家评审（现场勘查/评审会）-审核盖章；收费根据坑深度3-5万不等；

　　后期出现特殊情况，可进行局部变更；

篇3：基坑支护设计方案概述

　　基坑支护设计方案概述：

　　参照软件计算结果，结合ⅩⅩ地区大量的工程实践经验，根据本工程具体地质条件及周边环境实际情况，基坑支护设计方案概述如下：

　　1、桩数图设140根，实际桩数根据现场实际情况而定，具体见护壁桩平面布置示意图NO:03。沿基坑单列布置，桩径均为φ1000mm，桩芯砼为C25。

　　2、成桩深度相对于自然地面以下约为15.5m，桩顶标高（连系梁顶标高）为自然地面下0.5m（-2.7m），有效桩身长15.0m，桩端锚入基坑底面以下4.5m。

　　3、桩中心间距：悬臂桩桩间距设计为3.0m。

　　4、桩护壁采用C20砼分节支护。壁厚150mm,节高1000mm。遇土质不好时节高可按0.50～0.3m施工，由于降水施工在基岩面存在不可疏干层，为保证施工工人的安全，宜内加Φ6.5@300的网筋网。

　　5、桩顶圈梁设置高500mm,宽1000mm。砼强度等级为C25。

　　6、挖孔直径为设计桩径加两倍护壁厚度。即D=1000+300=1300mm,孔径容许偏差±30mm。

　　7、护壁桩配筋、桩身结构及圈梁配筋见护壁桩结构图NO:04~05。

　　8、桩间支护措施：护壁桩地段桩间距为2.8m，采用挂网喷射混凝土，网筋φ6.5＠250。具体见桩间支护结构示意图NO:06。

　　9、桩顶以上支护：桩顶标高以上部位(本工程只有0.50m左右的土层)土体一般可采用挂网喷射混凝土，网筋φ6.5＠250。

　　本设计方案只适用于本工程具体环境地质条件，施工过程中当环境地质条件（设计条件如基坑开挖超深）变化时需对本方案进行修正，对支护体系进行加固，以保证基坑的稳固安全。