淺談基坑支護(hù)方案優(yōu)化及效益分析

葛 軍

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100125）

淺談基坑支護(hù)方案優(yōu)化及效益分析

葛 軍

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100125）

摘 要：本文以實(shí)際案例進(jìn)行分析，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，說(shuō)明了一種有效的基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，及其可產(chǎn)生可觀經(jīng)濟(jì)效益。以供參考。

關(guān)鍵詞：基坑；支護(hù)；效益

1 工程概況

基坑長(zhǎng)200m，寬100m。北側(cè)深12m，南側(cè)6m。采用排樁+錨桿支護(hù)形式。

2 方案優(yōu)化

該工程的優(yōu)化原則為：安全、經(jīng)濟(jì)、施工方便、因地制宜?；蛘呶覀円部梢詺w納為方案順序的選型，按照同時(shí)通過(guò)安全系數(shù)計(jì)算的條件下，方案選型順序的排列為：放坡開(kāi)挖、噴錨網(wǎng)、水泥土擋墻、懸臂樁排、排樁+錨桿、排樁+內(nèi)支撐、雙排樁、地下連續(xù)墻。

首次設(shè)計(jì)采用排樁+錨桿的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，總造價(jià)812萬(wàn)元，通過(guò)方案討論會(huì)認(rèn)為此方案較為保守，針對(duì)首次方案進(jìn)行優(yōu)化。

支護(hù)樁直徑為1m，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算與分析，樁徑優(yōu)化為0.8m，樁間距2m縮短為2.2m。且樁的縱向受力鋼筋與箍筋嚴(yán)格按土壓力作用下的彎矩與剪力包絡(luò)圖進(jìn)行配置，從而節(jié)省了樁的混凝土方量與用鋼量。北面地塊地勢(shì)較高，采用分層放坡后再做支護(hù)樁的形式，減少了支護(hù)樁的高度，降低了冠梁的高度，降低了土層壓力，滿足安全需求的同時(shí)較大的節(jié)約了成本。樁錨支護(hù)冠梁的配筋按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理優(yōu)化鋼筋配置減少了鋼筋用量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)南面地塊地勢(shì)較低，僅開(kāi)挖一層地下室結(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析地勘報(bào)告并把南面地塊的樁支護(hù)通過(guò)因地制宜及優(yōu)化方案選型的方法結(jié)合進(jìn)行優(yōu)化，最終方案修改為土釘墻支護(hù)。

3 計(jì)算過(guò)程

驗(yàn)算結(jié)果皆能滿足要求。

[ 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 ]

[ 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 ]

工況1：

Ks= 2.355 >= 1.250， 滿足規(guī)范要求。工況2： Ks= 2.936 >= 1.250， 滿足規(guī)范要求。工況3： Ks= 2.077 >= 1.250， 滿足規(guī)范要求。工況4： Ks= 2.527 >= 1.250， 滿足規(guī)范要求。工況5： Ks= 1.873 >= 1.250， 滿足規(guī)范要求。工況6： Ks= 2.115 >= 1.250， 滿足規(guī)范要求。工況7：

Ks= 1.746 >= 1.250， 滿足規(guī)范要求。

安全系數(shù)最小的工況號(hào)：工況7。

最小安全Ks= 1.746 >= 1.250， 滿足規(guī)范要求。

[ 抗隆起驗(yàn)算 ]

（1）底部開(kāi)始，逐層驗(yàn)算抗隆起穩(wěn)定性，結(jié)果如下：

支護(hù)底部，驗(yàn)算抗隆起：

Ks= 19.817≥1.800，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

深度22.100處，驗(yàn)算抗隆起：

Ks= 28.373≥1.800，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

深度22.100處，驗(yàn)算抗隆起。

Ks= 28.373≥1.800，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

深度29.170處，驗(yàn)算抗隆起。

Ks= 35.601≥1.800，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

（2）以最下層支點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸心，計(jì)算如下：Ks= 2.806 ≥ 2.200，可以滿足要求。[ 嵌固驗(yàn)算 ]

嵌固深度計(jì)算過(guò)程：

當(dāng)?shù)貙硬粔驎r(shí)，軟件是自動(dòng)加深最后地層厚度（最多延伸100m）得到的結(jié)果。

（1） 嵌固深度構(gòu)造要求：

依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 120-2012，

嵌固深度對(duì)于多支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)ld不宜小于0.2h。

嵌固深度構(gòu)造長(zhǎng)度ld：2.060m。

（2） 嵌固深度滿足整體滑動(dòng)穩(wěn)定性要求：

按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 120-2012圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法計(jì)算嵌固深度：

圓心（-2.138，11.098），半徑=11.965m，對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)Ks= 1.594≥1.350。

嵌固深度計(jì)算值 ld= 0.500m。

[嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗(yàn)算]

工況1：

Ps=2090.011≤Ep=5563.508，土反力滿足要求。

工況2：

Ps = 2072.900 ≤ Ep = 5563.508，土反力滿足要求。

工況3：

Ps = 1771.049 ≤ Ep = 4107.020，土反力滿足要求。

工況4：

Ps = 1733.972 ≤ Ep = 4107.020，土反力滿足要求。

工況5：

Ps = 1424.289 ≤ Ep = 2796.745，土反力滿足要求。

工況6：

Ps = 1391.678 ≤ Ep = 2796.745，土反力滿足要求。

工況7：

Ps = 1164.931 ≤ Ep = 1960.970，土反力滿足要求。

式中：

Ps為作用在擋土構(gòu)件嵌固段上的基坑內(nèi)側(cè)土反力合力（kN）；

Ep為作用在擋土構(gòu)件嵌固段上的被動(dòng)土壓力合力（kN）。

4 效益分析

經(jīng)過(guò)多次對(duì)比優(yōu)化及計(jì)算分析再次提交設(shè)計(jì)方案，并且一次性通過(guò)建委專家審查及施工圖審查。經(jīng)計(jì)算總造價(jià)為455萬(wàn)，直接節(jié)約成本357萬(wàn)元。

表1

表2 參數(shù)

參考文獻(xiàn)

[1] JGJ120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

中圖分類號(hào)：TU473

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A