陈　魁

摘 要：本文结合工程实例，对高层建筑深基坑支护工程的设计及施工进行了论述。

关键词：深基坑支护；施工

1 深基坑支护类型选择

1.1 工程概况

某工程位于哈尔滨市道里区，平面形状呈I字形。基坑挖深局部9.8米；临近建筑均在基坑开挖影响深度范围外，可不与考虑，在西北侧基坑开挖为9.8米，其基坑边为建筑施工通道，计算时考虑动载60KN/m2；深基坑支护采用水泥土桩锚结构。

1.2 工程地质条件，图略

通过地质勘察报告确定该工程水文地质为第四系松散岩类孔隙潜水。水位标高一般在-5.80m左右。该地层分布较复杂。另外在地质报告中还应掌握潜水层分布情况，其主要补给来源主要为大气降水和生产生活用水的渗入，基坑开挖后，该层地下水易对坑壁产生侵蚀和渗透破坏，需采取有效的封堵或疏排措施。承压水层在基坑开挖时，其坑底高承压水头会导致基坑突涌并严重影响基坑安全，必须对场区地下承压水进行疏干治理。

2 深基坑支护土压力

目前，土压力的计算，仍然是古典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论进行。

朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。

主动土压力：Ea=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ

式中：Eα--主动土压力（KN），γ--土的重度KN/m3，

H——挡土桩长（m）。Φ——土的内摩擦角（°）。C——土的粘聚力（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：

土压力参数：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。

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，是偏安全的，而被动土压力偏小，是偏危险的。在计算被动土压力时，采用修正后的被动土压力系数Kp，采用被动土压力系数擦角δ，克服了朗肯理论在此方面的假定。修正后的Kp是：Kp =〔CosΨDCosδ[KF）]-Sin（Ψo+δ）SinΨo〕

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

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。

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。

护坡桩的设计。该工程支护结构主要采用水泥土桩锚结构，桩长16米。Φ650水泥土桩墙，Φ350水泥土桩锚，考虑基坑附近建筑物及动截荷的影响，支护设计时取地面动载60KN/m2。

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、粉质粘土、细砂）所以计算时采用加权平均值的C、Φ、γ，Φ=21.32，得：Eα=5.2H2-3.05H+110.49；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＝36.6t2+108.56t；③均布载荷对桩的侧压力：由公式Eq＝qKaH，得：Eq=28.52H。

桩插入深度确定：计算前须作如下假设：（1）锚固点无移动；（2）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。

建立方程：对铰点（锚固点）求矩，则必须满足：ΣM=0

有：1KEp（26t+h-a）=Eq〔26 （h+t）-a〕+Ep（h+t2-α）q

式中：K为安全系数，取2，得：10.6t3+92.56t2-156.23t=136.65

插入深度及柱长计算：根据实际情况t取最小正解；t=1.78m.

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=12.5+3.2=15.7（m）

3深基坑支护工程施工

开挖第一层土到第一排地锚标高：每20米分为一段，约施工20米时，进行下一段水泥土桩墙施工同时开挖前段20米行第一排锚桩土方并进行水泥土桩锚施工，开挖标高为桩锚下500mm；水泥土地锚施工在填土层宜采用搅拌法施工，粉土，宜采用旋喷搅拌法，砂土层宜采用一次性成孔下锚；采用旋喷搅拌水泥土地锚采用旋喷工艺，旋喷完毕用机械将钢绞线插入；钢绞线制安设计要求，锚头用冷挤压对锚盘进行固定。钢绞线离出墙面1.2米，以便水泥土地锚张拉锁定锚筋制安完成后施工腰梁。4）腰梁施工及张拉：横向腰梁要求采用2根10#工字钢，上下各2，用钢板焊为一体，锚头部分为20mm×200mm×10mm的垫片。然后进行锁定张拉，水泥土地锚正式张拉前，应取0.3-0.6设计轴力，对地锚预张拉1-2次，便其各部位的接触紧密，钢绞线完全平直，地锚张拉荷载不能破坏水泥土桩。地锚张拉锁定值应作好施工记录。

4 施工监测：

搅拌桩施工完成及第一层土体开挖时应在基坑三侧布置监侧点，各点间距不宜大于20米。以便观测分层开挖支护桩顶部的水平位移与沉降和倾斜量侧，附近地面、地表开裂的变化状态。

在开挖过程中，基坑侧壁最大水平位移与当时基坑开挖深度比不大于0.4%且累计最大位移不超过50mm，基坑开挖顶边线2米范围内的总沉降量不大于0.3%累计最大沉降量不超过40mm。

5 现场综合试验测试及其结果分析

集坑测试工作的布置为准确掌握深基坑支护的受力特点，根据基坑施工方法选择，在基坑周边布置了若干监测点，一般包括：沉降观测点、水平位移观测点、测斜孔、应力监测计、地下水水位观测孔，并根据设计要求是否对基坑断面进行综合测试。基坑支护测试结果及其反分析进行水平位移分析：基坑开挖前测试水平位移的初始值，然后按施工土方开挖进度进行连续监测。