深基坑工程支护结构设计计算分析

摘要：本文以重庆轻轨五号线巴山站基坑工程为例，对该深基坑工程的结构设计进行了研究。通过该深基坑支护方案的设计计算分析、肋板锚杆挡墙支护方式介绍及对支护结构的内力分析，获得了一些工程经验，为当地的深基坑工程的推广和应用提供参考。

关键词：深基坑工程；桩锚支护；设计计算； 内力分析

深基坑支护问题已经成为建筑界的热点和难点之一，我国的很多城市或地区相继发生多起深基坑事故。造成基坑事故的原因有很多，其中基坑支护方案的设计就是其中一个重要的原因。基坑支护设计是一个半理论半经验的设计，如何确保基坑的稳定，满足周边环境的要求，设计经济，并且在设计中考虑到尽可能多的因素，降低不可见因素的影响等等都具有着重要的现实意义。下面，笔者以重庆轻轨五号线巴山站基坑工程为例，对该深基坑工程的结构设计进行了研究。

1.工程概况

巴山站基坑位于金开大道西段，两侧有民用住宅，建筑密度较高，周边场地狭窄。基坑起讫里程为YAK9+294.350～YAK9+564.350；基坑成矩形分布，南北方向宽23.2m，东西方向长272.0m，开挖面积达7000 ；设计±0.00标高为+307.50m，场地地面标高+306.90m～+307.30m，基坑最深开挖深度为20.24m，属于Ⅰ级基坑。

2.支护工况

根据工程特点及场地条件，经过对土移变化、基坑稳定性、施工速度、工程造价等方面综合考虑，决定该工程采用排桩（截面：1.5m×1.8m、间距： 4.0m）进行支护，加五道锚索（分别距基坑顶2.5m、5.5.0m、8.5m、11.5m、14.5m）。

肋板锚杆挡墙支护形式在本地区应用比较广泛且技术成熟，其特点是施工速度较快，支护效果好，对其他工序的干扰较少，比较经济。其工况图如图1所示。

图1 支护工况图

3.基坑支护结构计算分析

3.1 土压力计算模型及系数调整

土压力计算采用朗肯土压力 理论，“规程”分布模式，除砂土层采用水土分算外，其余土层均采用水土合算，计算所得土压力系数表如表1所示：

表1 土压力系数表

土层

素填土 0.552 0.743 — —

粉质粘土 0.507 0.712 1.973 1.404

砂岩 0.832 0.937 2.572 1.603

粉质泥岩 0.725 0.862 2.035 1.445

3.2 支护结构嵌固深度及桩长的确定

支护结构的嵌固深度，目前常采用极限平衡法 计算确定。根据支护结构可能出现的位移条件，在桩墙的相应部位分别取主动土压力或被动土压力，形成静力极限平衡的计算模型 。由极限平衡法计算得到该工程支护结构最小的嵌固深度3.50m，取作4.0m，从而桩长： ，为便于施工，取做25m。

3.3 内力类型

支护结构为多层桩锚支撑，计算方法采用逐层展开支撑力不变等值梁法，根据开挖顺序用等值梁法分别计算各工况下桩的最大弯矩和最大剪切力。

该工程基坑内力类型以及等值梁法计算所得的内力值如下：

① 基坑最大弯矩为1104.38 KN/m；

② 基坑最大剪力为1188.0KN；

③ 基坑最大侧压力为1272.83KPa。

3.4 桩身的配筋计算

可求得弯矩、剪力的设计值如下：

截面弯矩设计值：

截面剪力设计值：

此桩的配筋为二级环境类别（采用强度为C30的砼，钢筋采用HRB335的Ⅱ级钢筋）下，为截面为 的矩形截面梁进行配筋。经计算 ，故选用28 32（ ）

3.5 锚杆设计计算

采用非扩孔预应力锚杆，锚固体直径设为130mm，锚杆倾角设为 ，锚杆横向间距为2250mm，竖向间距为3000mm。根据《建筑基坑支护技术规程》（GJ120-99）中4.4节对锚杆拉力设计值如下：

锚杆自由段长度计算得8.15m，取做9.0米；锚固段长度计算得4.56m，取做5.0米。故锚杆总长 ；锚杆配筋计算中，预应力钢筋截面面积计算为614.6 ，锚杆钢筋取1φ28（A1=615.8 ）

3.6 基坑稳定性验算

经各项基坑指标稳定性验算均满足要求。

4.结 语

重庆近年来轨道交通的飞速建设出现了大量的地铁与轻轨站基坑，这些（超）深基坑开挖面积极大、挖深极深、又紧邻大型建筑物，兼之“山城”的地质特点，此类深基坑工程的探究已成热点，笔者通过实际工程经验探讨肋板锚杆挡墙的支护形式及内力计算，为该地区类似深基坑工程提供了一种经济上合理、技术上可行的措施，对今后类似工程具有参考意义。

[参考文献]

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[2] 刘建航.候学渊.基坑工程手册[M].北京：中圜建筑工业出版社，1997：438—442

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