一组土层锚杆论文|基坑工程『支护|降水』 - Page 2 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

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　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°-[SX(]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(4 5°-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

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2.2 　排桩+ 锚杆支护参数
基坑开挖深度9.10m,坑边荷载q =10kNPm2 。排桩:桩径1.1m,桩距1.7m,桩长15.40m, 桩顶标高47.80m,嵌固长度6.50m,配筋主筋15Ф22 钢筋, 箍筋<8 @200 ,加强筋Ф14 @2 000 ,桩身C25 混凝土;锚杆: 标高23.80m, 孔径15cm, 孔距1.7m, 长度16.0m,自由端长4.0m, 2根ф22 钢筋,锁定在2 根I22B 上,锁定预应力180kN;桩顶联系梁: 截面1 100mm ×600mm,C25 混凝土, 主筋16Ф16 钢筋,箍筋Ф6.5 @200 ; 桩间土: 挂Ф6.5 @250 ×250 钢筋网片,布设长2.0m、间距1.0m、1Ф18 土钉,用1Ф14 钢筋和护坡桩相连,表面喷射5cm 厚C20 碎石混凝土,限于篇幅,此处不再给出详图。
3 　优化方案与原方案对比
下面从几个方面对优化方案与原方案对比: ①技术的可靠性、先进性　原方案可靠,无先进性;优化方案可靠,较先进。②施工的可行性　原方案施工无可行性;优化方案可行。③经济效益　原方案破坏道路及公交站且需拆迁31 棵树木和1 条过河污水管线,总费用逾700 万元;优化方案仅有7 棵树木需要迁移,初步概算费用487 万元,节省200 余万元。④环境影响　原方案需要开挖土方4 万m3 ,回填2 万m3 ,扬尘和噪声污染严重,挖断滨河路和公交车站,严重影响交通状况,树木迁移影响景观,管线破坏影响居民用水;优化方案采取人工挖孔桩,无扬尘和噪声污染等问题,较好地保护了环境。⑤工期　原方案需要同交通、电力、园林、市政等多部门交涉,工期无保证;优化方案工程进展顺利,工期有保证。⑥其它　原方案机械开挖无法及时探明未知地下管线,可能造成事故;优化方案人工挖孔,及时探明地下情况。
4 　结语
针对本工程的周边环境条件,对比原设计采用的大放坡开挖方案,采用土钉墙+ 桩锚联合支护,技术上更可靠,施工更可行,节省资金,保护环境,保证了工期,实践证明,联合支护是本工程的优化方案。

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北京北护城河松林闸深基坑工程支护方案优化探讨（刘纪峰张会芝张永红）

http://www.hwcc.com.cn 2007年8月24日《施工技术》2006年7月编辑：宋金凤

[摘要] 北京市北护城河新建松林闸深基坑工程,受周边复杂环境限制,原设计放坡开挖方案难以实施,本文结合工程实际,提出了支护优化方案,并从各方面对原方案和优化方案进行了对比,结果表明优化方案的合理性。

[关键词] 深基坑; 支护方案; 优化

[中图分类号] TU746.5 [文献标识码] A 　　　　[文章编号] 1002-8498 (2006) 07-0036-03

北京市北护城河新建松林闸深基坑支护工程,原设计采用了理论上比较经济的放坡开挖方案,但是受周边复杂环境条件的制约,放坡开挖并非最合理的。本文结合现场实际情况,提出了更为合理的优化设计方案。

1 　工程概况

北京市护城河与北二环路平行,西起西直门暗涵出口,东到东北城角,全长5 820m ,新建松林闸位于0 + 825～0 + 939 段,开挖深度6.0～9.1m ,结构外边线距北侧滨河路1.5～6.0m ,距南侧北二环路边的公交车站1.5～5.5m ,计划在公交车站出口处留7m 的施工道路。如图1 所示。

据地质勘察报告,松林闸区现地面高程47.80m ,地下水位29.25～29.45m。各土层厚度及其性状如表1 所示。

2 　支护优化途径及方案选择

加上无支护或简单护面的放坡方案,目前国内常用的支护方案主要可归纳为5 类,按造价高低,其选择流程为:放坡→坑壁土体加固类→排桩板桩类→地下连续墙→沉井、沉箱类。各类主要形式及其适用深度如下: ①水泥土搅拌桩　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程。②土钉墙(插筋补强) 　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程;当基坑深度大于10m 而小于14m 时,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。③排桩板桩类(造孔桩、沉管桩、钢板桩等) 　适用于基坑深度不超过14m 的各种情况;当基坑深度超过14m 或有4 层以上地下室或特种结构的基坑工程,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。④地下连续墙　开槽灌注式施工方法适用于各种情况;SMW工法适用于沿海及南方软土地区情况。⑤沉井、沉箱类　适用于沿海及南方软土地区各种情况。

无支护或简单护面的放坡方案最为经济,如果场地空间允许且无深厚软土,应优先考虑。但是,本工程周边环境复杂,若采用大放坡开挖,北侧滨河路和南岸的公交车站都要挖断。且施工经验表明,基坑开挖深度> 5m时,考虑到放坡增加的土方开挖、外运和回填等项费用,放坡开挖并不比其它支护经济。

本基坑开挖深度在6.0～9.1m,根据前面分析,可采取的深基坑支护结构形式主要有土钉墙、排桩板桩或地下连续墙,悬臂桩和水泥搅拌桩支护方案一般只适用于开挖深度在6.0～7.0m 以下的深基坑工程,普通悬臂桩的嵌固深度,须达到悬臂高度的1～2 倍,由于悬臂桩承受的弯矩很大,其侧向位移也很大。因此,当采用悬臂桩支护形式时,应考虑到基坑周边环境对基坑位移的敏感程度。当悬臂桩支护方案不可行时,可采用喷锚支护与排桩联合应用,即基坑边坡上部采用喷锚支护,下部采用护坡桩(或加锚杆、内支撑) ,以降低基坑工程造价;或者直接采用桩+ 锚杆(内支撑)支护结构。当地下连续墙作为外墙时,采用地下连续墙方案也能起到节约资金的作用。

深基坑工程的优化设计主要从以下4个方面进行: ①技术的可靠性、先进性以及施工的可行性; ②经济效益; ③环境影响; ④工期。按其阶段不同,深基坑工程的优化设计可分为三级优化:系统优化、设计计算优化和反演分析优化(见图2) 。

结合现场实际情况,施工单位考虑了土钉墙+ 桩锚联合支护方式,使用理正4.03基坑支护软件计算,各支护方式参数如下。

2.1 　土钉墙支护参数

该部分基坑开挖深度8.30m,坑边荷载取q = 10kNPm2 ,坡度δ= 63.4°,放坡比例1∶0.5 , 土钉间距Sx ×Sy = 1.5m ×1.4m,梅花形布置,孔径10cm,倾角10°。根据内部稳定性及土钉抗拉强度验算,结合施工经验进行局部调整,土钉护坡设计数据如表2 所示。布钉及结构剖面、节点作法如图3 、4 所示。

2.2 　排桩+ 锚杆支护参数

基坑开挖深度9.10m,坑边荷载q =10kNPm2 。排桩:桩径1.1m,桩距1.7m,桩长15.40m, 桩顶标高47.80m,嵌固长度6.50m,配筋主筋15Ф22 钢筋, 箍筋<8 @200 ,加强筋Ф14 @2 000 ,桩身C25 混凝土;锚杆: 标高23.80m, 孔径15cm, 孔距1.7m, 长度16.0m,自由端长4.0m, 2根ф22 钢筋,锁定在2 根I22B 上,锁定预应力180kN;桩顶联系梁: 截面1 100mm ×600mm,C25 混凝土, 主筋16Ф16 钢筋,箍筋Ф6.5 @200 ; 桩间土: 挂Ф6.5 @250 ×250 钢筋网片,布设长2.0m、间距1.0m、1Ф18 土钉,用1Ф14 钢筋和护坡桩相连,表面喷射5cm 厚C20 碎石混凝土,限于篇幅,此处不再给出详图。

3 　优化方案与原方案对比

下面从几个方面对优化方案与原方案对比: ①技术的可靠性、先进性　原方案可靠,无先进性;优化方案可靠,较先进。②施工的可行性　原方案施工无可行性;优化方案可行。③经济效益　原方案破坏道路及公交站且需拆迁31 棵树木和1 条过河污水管线,总费用逾700 万元;优化方案仅有7 棵树木需要迁移,初步概算费用487 万元,节省200 余万元。④环境影响　原方案需要开挖土方4 万m3 ,回填2 万m3 ,扬尘和噪声污染严重,挖断滨河路和公交车站,严重影响交通状况,树木迁移影响景观,管线破坏影响居民用水;优化方案采取人工挖孔桩,无扬尘和噪声污染等问题,较好地保护了环境。⑤工期　原方案需要同交通、电力、园林、市政等多部门交涉,工期无保证;优化方案工程进展顺利,工期有保证。⑥其它　原方案机械开挖无法及时探明未知地下管线,可能造成事故;优化方案人工挖孔,及时探明地下情况。

4 　结语

针对本工程的周边环境条件,对比原设计采用的大放坡开挖方案,采用土钉墙+ 桩锚联合支护,技术上更可靠,施工更可行,节省资金,保护环境,保证了工期,实践证明,联合支护是本工程的优化方案。

参考文献:

[1]李纯,潘秀艳. 福建晋江某基坑支护方案设计[J ] . 施工技术,2005 ,34 (1) :21 - 22.

[2]徐杨青. 深基坑工程设计的优化原理与途径[J ] . 岩石力学与工程学报,2001 ,20(2) :248 - 251.

[作者简介] 刘纪峰(1979 —) ,男,河南沈丘人,中国矿业大学(北京) 博士研究生,北京中国矿大力建博0522 班。

来源：《施工技术》2006年7月

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北京北护城河松林闸深基坑工程支护方案优化探讨（刘纪峰张会芝张永红）

http://www.hwcc.com.cn 2007年8月24日《施工技术》2006年7月编辑：宋金凤

[摘要] 北京市北护城河新建松林闸深基坑工程,受周边复杂环境限制,原设计放坡开挖方案难以实施,本文结合工程实际,提出了支护优化方案,并从各方面对原方案和优化方案进行了对比,结果表明优化方案的合理性。

[关键词] 深基坑; 支护方案; 优化

[中图分类号] TU746.5 [文献标识码] A 　　　　[文章编号] 1002-8498 (2006) 07-0036-03

北京市北护城河新建松林闸深基坑支护工程,原设计采用了理论上比较经济的放坡开挖方案,但是受周边复杂环境条件的制约,放坡开挖并非最合理的。本文结合现场实际情况,提出了更为合理的优化设计方案。

1 　工程概况

北京市护城河与北二环路平行,西起西直门暗涵出口,东到东北城角,全长5 820m ,新建松林闸位于0 + 825～0 + 939 段,开挖深度6.0～9.1m ,结构外边线距北侧滨河路1.5～6.0m ,距南侧北二环路边的公交车站1.5～5.5m ,计划在公交车站出口处留7m 的施工道路。如图1 所示。

据地质勘察报告,松林闸区现地面高程47.80m ,地下水位29.25～29.45m。各土层厚度及其性状如表1 所示。

2 　支护优化途径及方案选择

加上无支护或简单护面的放坡方案,目前国内常用的支护方案主要可归纳为5 类,按造价高低,其选择流程为:放坡→坑壁土体加固类→排桩板桩类→地下连续墙→沉井、沉箱类。各类主要形式及其适用深度如下: ①水泥土搅拌桩　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程。②土钉墙(插筋补强) 　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程;当基坑深度大于10m 而小于14m 时,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。③排桩板桩类(造孔桩、沉管桩、钢板桩等) 　适用于基坑深度不超过14m 的各种情况;当基坑深度超过14m 或有4 层以上地下室或特种结构的基坑工程,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。④地下连续墙　开槽灌注式施工方法适用于各种情况;SMW工法适用于沿海及南方软土地区情况。⑤沉井、沉箱类　适用于沿海及南方软土地区各种情况。

无支护或简单护面的放坡方案最为经济,如果场地空间允许且无深厚软土,应优先考虑。但是,本工程周边环境复杂,若采用大放坡开挖,北侧滨河路和南岸的公交车站都要挖断。且施工经验表明,基坑开挖深度> 5m时,考虑到放坡增加的土方开挖、外运和回填等项费用,放坡开挖并不比其它支护经济。

本基坑开挖深度在6.0～9.1m,根据前面分析,可采取的深基坑支护结构形式主要有土钉墙、排桩板桩或地下连续墙,悬臂桩和水泥搅拌桩支护方案一般只适用于开挖深度在6.0～7.0m 以下的深基坑工程,普通悬臂桩的嵌固深度,须达到悬臂高度的1～2 倍,由于悬臂桩承受的弯矩很大,其侧向位移也很大。因此,当采用悬臂桩支护形式时,应考虑到基坑周边环境对基坑位移的敏感程度。当悬臂桩支护方案不可行时,可采用喷锚支护与排桩联合应用,即基坑边坡上部采用喷锚支护,下部采用护坡桩(或加锚杆、内支撑) ,以降低基坑工程造价;或者直接采用桩+ 锚杆(内支撑)支护结构。当地下连续墙作为外墙时,采用地下连续墙方案也能起到节约资金的作用。

深基坑工程的优化设计主要从以下4个方面进行: ①技术的可靠性、先进性以及施工的可行性; ②经济效益; ③环境影响; ④工期。按其阶段不同,深基坑工程的优化设计可分为三级优化:系统优化、设计计算优化和反演分析优化(见图2) 。

结合现场实际情况,施工单位考虑了土钉墙+ 桩锚联合支护方式,使用理正4.03基坑支护软件计算,各支护方式参数如下。

2.1 　土钉墙支护参数

该部分基坑开挖深度8.30m,坑边荷载取q = 10kNPm2 ,坡度δ= 63.4°,放坡比例1∶0.5 , 土钉间距Sx ×Sy = 1.5m ×1.4m,梅花形布置,孔径10cm,倾角10°。根据内部稳定性及土钉抗拉强度验算,结合施工经验进行局部调整,土钉护坡设计数据如表2 所示。布钉及结构剖面、节点作法如图3 、4 所示。

2.2 　排桩+ 锚杆支护参数

基坑开挖深度9.10m,坑边荷载q =10kNPm2 。排桩:桩径1.1m,桩距1.7m,桩长15.40m, 桩顶标高47.80m,嵌固长度6.50m,配筋主筋15Ф22 钢筋, 箍筋<8 @200 ,加强筋Ф14 @2 000 ,桩身C25 混凝土;锚杆: 标高23.80m, 孔径15cm, 孔距1.7m, 长度16.0m,自由端长4.0m, 2根ф22 钢筋,锁定在2 根I22B 上,锁定预应力180kN;桩顶联系梁: 截面1 100mm ×600mm,C25 混凝土, 主筋16Ф16 钢筋,箍筋Ф6.5 @200 ; 桩间土: 挂Ф6.5 @250 ×250 钢筋网片,布设长2.0m、间距1.0m、1Ф18 土钉,用1Ф14 钢筋和护坡桩相连,表面喷射5cm 厚C20 碎石混凝土,限于篇幅,此处不再给出详图。

3 　优化方案与原方案对比

下面从几个方面对优化方案与原方案对比: ①技术的可靠性、先进性　原方案可靠,无先进性;优化方案可靠,较先进。②施工的可行性　原方案施工无可行性;优化方案可行。③经济效益　原方案破坏道路及公交站且需拆迁31 棵树木和1 条过河污水管线,总费用逾700 万元;优化方案仅有7 棵树木需要迁移,初步概算费用487 万元,节省200 余万元。④环境影响　原方案需要开挖土方4 万m3 ,回填2 万m3 ,扬尘和噪声污染严重,挖断滨河路和公交车站,严重影响交通状况,树木迁移影响景观,管线破坏影响居民用水;优化方案采取人工挖孔桩,无扬尘和噪声污染等问题,较好地保护了环境。⑤工期　原方案需要同交通、电力、园林、市政等多部门交涉,工期无保证;优化方案工程进展顺利,工期有保证。⑥其它　原方案机械开挖无法及时探明未知地下管线,可能造成事故;优化方案人工挖孔,及时探明地下情况。

4 　结语

针对本工程的周边环境条件,对比原设计采用的大放坡开挖方案,采用土钉墙+ 桩锚联合支护,技术上更可靠,施工更可行,节省资金,保护环境,保证了工期,实践证明,联合支护是本工程的优化方案。

参考文献:

[1]李纯,潘秀艳. 福建晋江某基坑支护方案设计[J ] . 施工技术,2005 ,34 (1) :21 - 22.

[2]徐杨青. 深基坑工程设计的优化原理与途径[J ] . 岩石力学与工程学报,2001 ,20(2) :248 - 251.

[作者简介] 刘纪峰(1979 —) ,男,河南沈丘人,中国矿业大学(北京) 博士研究生,北京中国矿大力建博0522 班。

来源：《施工技术》2006年7月

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威望: 69

原创币: 0

只看该作者 16楼发表于: 2008-06-17

北京北护城河松林闸深基坑工程支护方案优化探讨（刘纪峰张会芝张永红）

http://www.hwcc.com.cn 2007年8月24日《施工技术》2006年7月编辑：宋金凤

[摘要] 北京市北护城河新建松林闸深基坑工程,受周边复杂环境限制,原设计放坡开挖方案难以实施,本文结合工程实际,提出了支护优化方案,并从各方面对原方案和优化方案进行了对比,结果表明优化方案的合理性。

[关键词] 深基坑; 支护方案; 优化

[中图分类号] TU746.5 [文献标识码] A 　　　　[文章编号] 1002-8498 (2006) 07-0036-03

北京市北护城河新建松林闸深基坑支护工程,原设计采用了理论上比较经济的放坡开挖方案,但是受周边复杂环境条件的制约,放坡开挖并非最合理的。本文结合现场实际情况,提出了更为合理的优化设计方案。

1 　工程概况

北京市护城河与北二环路平行,西起西直门暗涵出口,东到东北城角,全长5 820m ,新建松林闸位于0 + 825～0 + 939 段,开挖深度6.0～9.1m ,结构外边线距北侧滨河路1.5～6.0m ,距南侧北二环路边的公交车站1.5～5.5m ,计划在公交车站出口处留7m 的施工道路。如图1 所示。

据地质勘察报告,松林闸区现地面高程47.80m ,地下水位29.25～29.45m。各土层厚度及其性状如表1 所示。

2 　支护优化途径及方案选择

加上无支护或简单护面的放坡方案,目前国内常用的支护方案主要可归纳为5 类,按造价高低,其选择流程为:放坡→坑壁土体加固类→排桩板桩类→地下连续墙→沉井、沉箱类。各类主要形式及其适用深度如下: ①水泥土搅拌桩　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程。②土钉墙(插筋补强) 　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程;当基坑深度大于10m 而小于14m 时,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。③排桩板桩类(造孔桩、沉管桩、钢板桩等) 　适用于基坑深度不超过14m 的各种情况;当基坑深度超过14m 或有4 层以上地下室或特种结构的基坑工程,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。④地下连续墙　开槽灌注式施工方法适用于各种情况;SMW工法适用于沿海及南方软土地区情况。⑤沉井、沉箱类　适用于沿海及南方软土地区各种情况。

无支护或简单护面的放坡方案最为经济,如果场地空间允许且无深厚软土,应优先考虑。但是,本工程周边环境复杂,若采用大放坡开挖,北侧滨河路和南岸的公交车站都要挖断。且施工经验表明,基坑开挖深度> 5m时,考虑到放坡增加的土方开挖、外运和回填等项费用,放坡开挖并不比其它支护经济。

本基坑开挖深度在6.0～9.1m,根据前面分析,可采取的深基坑支护结构形式主要有土钉墙、排桩板桩或地下连续墙,悬臂桩和水泥搅拌桩支护方案一般只适用于开挖深度在6.0～7.0m 以下的深基坑工程,普通悬臂桩的嵌固深度,须达到悬臂高度的1～2 倍,由于悬臂桩承受的弯矩很大,其侧向位移也很大。因此,当采用悬臂桩支护形式时,应考虑到基坑周边环境对基坑位移的敏感程度。当悬臂桩支护方案不可行时,可采用喷锚支护与排桩联合应用,即基坑边坡上部采用喷锚支护,下部采用护坡桩(或加锚杆、内支撑) ,以降低基坑工程造价;或者直接采用桩+ 锚杆(内支撑)支护结构。当地下连续墙作为外墙时,采用地下连续墙方案也能起到节约资金的作用。

深基坑工程的优化设计主要从以下4个方面进行: ①技术的可靠性、先进性以及施工的可行性; ②经济效益; ③环境影响; ④工期。按其阶段不同,深基坑工程的优化设计可分为三级优化:系统优化、设计计算优化和反演分析优化(见图2) 。

结合现场实际情况,施工单位考虑了土钉墙+ 桩锚联合支护方式,使用理正4.03基坑支护软件计算,各支护方式参数如下。

2.1 　土钉墙支护参数

该部分基坑开挖深度8.30m,坑边荷载取q = 10kNPm2 ,坡度δ= 63.4°,放坡比例1∶0.5 , 土钉间距Sx ×Sy = 1.5m ×1.4m,梅花形布置,孔径10cm,倾角10°。根据内部稳定性及土钉抗拉强度验算,结合施工经验进行局部调整,土钉护坡设计数据如表2 所示。布钉及结构剖面、节点作法如图3 、4 所示。

2.2 　排桩+ 锚杆支护参数

基坑开挖深度9.10m,坑边荷载q =10kNPm2 。排桩:桩径1.1m,桩距1.7m,桩长15.40m, 桩顶标高47.80m,嵌固长度6.50m,配筋主筋15Ф22 钢筋, 箍筋<8 @200 ,加强筋Ф14 @2 000 ,桩身C25 混凝土;锚杆: 标高23.80m, 孔径15cm, 孔距1.7m, 长度16.0m,自由端长4.0m, 2根ф22 钢筋,锁定在2 根I22B 上,锁定预应力180kN;桩顶联系梁: 截面1 100mm ×600mm,C25 混凝土, 主筋16Ф16 钢筋,箍筋Ф6.5 @200 ; 桩间土: 挂Ф6.5 @250 ×250 钢筋网片,布设长2.0m、间距1.0m、1Ф18 土钉,用1Ф14 钢筋和护坡桩相连,表面喷射5cm 厚C20 碎石混凝土,限于篇幅,此处不再给出详图。

3 　优化方案与原方案对比

下面从几个方面对优化方案与原方案对比: ①技术的可靠性、先进性　原方案可靠,无先进性;优化方案可靠,较先进。②施工的可行性　原方案施工无可行性;优化方案可行。③经济效益　原方案破坏道路及公交站且需拆迁31 棵树木和1 条过河污水管线,总费用逾700 万元;优化方案仅有7 棵树木需要迁移,初步概算费用487 万元,节省200 余万元。④环境影响　原方案需要开挖土方4 万m3 ,回填2 万m3 ,扬尘和噪声污染严重,挖断滨河路和公交车站,严重影响交通状况,树木迁移影响景观,管线破坏影响居民用水;优化方案采取人工挖孔桩,无扬尘和噪声污染等问题,较好地保护了环境。⑤工期　原方案需要同交通、电力、园林、市政等多部门交涉,工期无保证;优化方案工程进展顺利,工期有保证。⑥其它　原方案机械开挖无法及时探明未知地下管线,可能造成事故;优化方案人工挖孔,及时探明地下情况。

4 　结语

针对本工程的周边环境条件,对比原设计采用的大放坡开挖方案,采用土钉墙+ 桩锚联合支护,技术上更可靠,施工更可行,节省资金,保护环境,保证了工期,实践证明,联合支护是本工程的优化方案。

参考文献:

[1]李纯,潘秀艳. 福建晋江某基坑支护方案设计[J ] . 施工技术,2005 ,34 (1) :21 - 22.

[2]徐杨青. 深基坑工程设计的优化原理与途径[J ] . 岩石力学与工程学报,2001 ,20(2) :248 - 251.

[作者简介] 刘纪峰(1979 —) ,男,河南沈丘人,中国矿业大学(北京) 博士研究生,北京中国矿大力建博0522 班。

来源：《施工技术》2006年7月

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北京北护城河松林闸深基坑工程支护方案优化探讨（刘纪峰张会芝张永红）

http://www.hwcc.com.cn 2007年8月24日《施工技术》2006年7月编辑：宋金凤

[摘要] 北京市北护城河新建松林闸深基坑工程,受周边复杂环境限制,原设计放坡开挖方案难以实施,本文结合工程实际,提出了支护优化方案,并从各方面对原方案和优化方案进行了对比,结果表明优化方案的合理性。

[关键词] 深基坑; 支护方案; 优化

[中图分类号] TU746.5 [文献标识码] A 　　　　[文章编号] 1002-8498 (2006) 07-0036-03

北京市北护城河新建松林闸深基坑支护工程,原设计采用了理论上比较经济的放坡开挖方案,但是受周边复杂环境条件的制约,放坡开挖并非最合理的。本文结合现场实际情况,提出了更为合理的优化设计方案。

1 　工程概况

北京市护城河与北二环路平行,西起西直门暗涵出口,东到东北城角,全长5 820m ,新建松林闸位于0 + 825～0 + 939 段,开挖深度6.0～9.1m ,结构外边线距北侧滨河路1.5～6.0m ,距南侧北二环路边的公交车站1.5～5.5m ,计划在公交车站出口处留7m 的施工道路。如图1 所示。

据地质勘察报告,松林闸区现地面高程47.80m ,地下水位29.25～29.45m。各土层厚度及其性状如表1 所示。

2 　支护优化途径及方案选择

加上无支护或简单护面的放坡方案,目前国内常用的支护方案主要可归纳为5 类,按造价高低,其选择流程为:放坡→坑壁土体加固类→排桩板桩类→地下连续墙→沉井、沉箱类。各类主要形式及其适用深度如下: ①水泥土搅拌桩　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程。②土钉墙(插筋补强) 　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程;当基坑深度大于10m 而小于14m 时,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。③排桩板桩类(造孔桩、沉管桩、钢板桩等) 　适用于基坑深度不超过14m 的各种情况;当基坑深度超过14m 或有4 层以上地下室或特种结构的基坑工程,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。④地下连续墙　开槽灌注式施工方法适用于各种情况;SMW工法适用于沿海及南方软土地区情况。⑤沉井、沉箱类　适用于沿海及南方软土地区各种情况。

无支护或简单护面的放坡方案最为经济,如果场地空间允许且无深厚软土,应优先考虑。但是,本工程周边环境复杂,若采用大放坡开挖,北侧滨河路和南岸的公交车站都要挖断。且施工经验表明,基坑开挖深度> 5m时,考虑到放坡增加的土方开挖、外运和回填等项费用,放坡开挖并不比其它支护经济。

本基坑开挖深度在6.0～9.1m,根据前面分析,可采取的深基坑支护结构形式主要有土钉墙、排桩板桩或地下连续墙,悬臂桩和水泥搅拌桩支护方案一般只适用于开挖深度在6.0～7.0m 以下的深基坑工程,普通悬臂桩的嵌固深度,须达到悬臂高度的1～2 倍,由于悬臂桩承受的弯矩很大,其侧向位移也很大。因此,当采用悬臂桩支护形式时,应考虑到基坑周边环境对基坑位移的敏感程度。当悬臂桩支护方案不可行时,可采用喷锚支护与排桩联合应用,即基坑边坡上部采用喷锚支护,下部采用护坡桩(或加锚杆、内支撑) ,以降低基坑工程造价;或者直接采用桩+ 锚杆(内支撑)支护结构。当地下连续墙作为外墙时,采用地下连续墙方案也能起到节约资金的作用。

深基坑工程的优化设计主要从以下4个方面进行: ①技术的可靠性、先进性以及施工的可行性; ②经济效益; ③环境影响; ④工期。按其阶段不同,深基坑工程的优化设计可分为三级优化:系统优化、设计计算优化和反演分析优化(见图2) 。

结合现场实际情况,施工单位考虑了土钉墙+ 桩锚联合支护方式,使用理正4.03基坑支护软件计算,各支护方式参数如下。

2.1 　土钉墙支护参数

该部分基坑开挖深度8.30m,坑边荷载取q = 10kNPm2 ,坡度δ= 63.4°,放坡比例1∶0.5 , 土钉间距Sx ×Sy = 1.5m ×1.4m,梅花形布置,孔径10cm,倾角10°。根据内部稳定性及土钉抗拉强度验算,结合施工经验进行局部调整,土钉护坡设计数据如表2 所示。布钉及结构剖面、节点作法如图3 、4 所示。

2.2 　排桩+ 锚杆支护参数

基坑开挖深度9.10m,坑边荷载q =10kNPm2 。排桩:桩径1.1m,桩距1.7m,桩长15.40m, 桩顶标高47.80m,嵌固长度6.50m,配筋主筋15Ф22 钢筋, 箍筋<8 @200 ,加强筋Ф14 @2 000 ,桩身C25 混凝土;锚杆: 标高23.80m, 孔径15cm, 孔距1.7m, 长度16.0m,自由端长4.0m, 2根ф22 钢筋,锁定在2 根I22B 上,锁定预应力180kN;桩顶联系梁: 截面1 100mm ×600mm,C25 混凝土, 主筋16Ф16 钢筋,箍筋Ф6.5 @200 ; 桩间土: 挂Ф6.5 @250 ×250 钢筋网片,布设长2.0m、间距1.0m、1Ф18 土钉,用1Ф14 钢筋和护坡桩相连,表面喷射5cm 厚C20 碎石混凝土,限于篇幅,此处不再给出详图。

3 　优化方案与原方案对比

下面从几个方面对优化方案与原方案对比: ①技术的可靠性、先进性　原方案可靠,无先进性;优化方案可靠,较先进。②施工的可行性　原方案施工无可行性;优化方案可行。③经济效益　原方案破坏道路及公交站且需拆迁31 棵树木和1 条过河污水管线,总费用逾700 万元;优化方案仅有7 棵树木需要迁移,初步概算费用487 万元,节省200 余万元。④环境影响　原方案需要开挖土方4 万m3 ,回填2 万m3 ,扬尘和噪声污染严重,挖断滨河路和公交车站,严重影响交通状况,树木迁移影响景观,管线破坏影响居民用水;优化方案采取人工挖孔桩,无扬尘和噪声污染等问题,较好地保护了环境。⑤工期　原方案需要同交通、电力、园林、市政等多部门交涉,工期无保证;优化方案工程进展顺利,工期有保证。⑥其它　原方案机械开挖无法及时探明未知地下管线,可能造成事故;优化方案人工挖孔,及时探明地下情况。

4 　结语

针对本工程的周边环境条件,对比原设计采用的大放坡开挖方案,采用土钉墙+ 桩锚联合支护,技术上更可靠,施工更可行,节省资金,保护环境,保证了工期,实践证明,联合支护是本工程的优化方案。

参考文献:

[1]李纯,潘秀艳. 福建晋江某基坑支护方案设计[J ] . 施工技术,2005 ,34 (1) :21 - 22.

[2]徐杨青. 深基坑工程设计的优化原理与途径[J ] . 岩石力学与工程学报,2001 ,20(2) :248 - 251.

[作者简介] 刘纪峰(1979 —) ,男,河南沈丘人,中国矿业大学(北京) 博士研究生,北京中国矿大力建博0522 班。

来源：《施工技术》2006年7月