深基坑支護(hù)設(shè)計的淺探
1.深基坑支護(hù)類型選擇
深基坑支護(hù)不僅要求確保邊坡的穩(wěn)定，而且要滿足變形控制要求，以確保基坑周圍的建筑物、地下管線、道路等的安全。如今支護(hù)結(jié)構(gòu)日臻完善，出現(xiàn)了許多新的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式與穩(wěn)定邊坡的方法。
根據(jù)本地區(qū)實際情況，經(jīng)比較采用鉆孔灌注樁作為擋土結(jié)構(gòu)，由于基坑開采區(qū)主要為粘性土，它具有一定自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的特性，因此護(hù)坡樁采用間隔式鋼筋混凝土鉆孔灌注樁擋土，土層錨桿支護(hù)的方案，擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)布置如下：（1）護(hù)坡樁樁徑600mm，樁凈距1000mm；（2）土層錨桿一排作單支撐，端部在地面以下2.00mm，下傾18°，間距1.6m；（3）腰梁一道，位于坡頂下2.00m處，通過腰梁，錨桿對護(hù)坡樁進(jìn)行拉結(jié)；（4）樁間為粘性土不作處理。
2.深基坑支護(hù)土壓力
深基坑支護(hù)是近些年來才發(fā)展起來的工程運用學(xué)科，新的完善的支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力理論還沒有正式提出，要精確地加以確定是不可能的。而且由于土的土質(zhì)比較復(fù)雜，土壓力的計算還與支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和施工方法等有關(guān)，要精確地確定也是比較困難的。目前，土壓力的計算，仍然是簡化后按庫侖公式或朗肯公式進(jìn)行。常用的公式為：
主動土壓力：
Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ
工中：Eα——主動土壓力（KN），γ——土的容重，采用加權(quán)平均值。H——擋土樁長（m）。Φ——土的內(nèi)摩擦角（°）。C——土的內(nèi)聚力（KN）。
被動土壓力：EP=1/2γt2KPCt
式中：EP——被動土壓力（KN），t——擋土樁的入土深度（m），KP——被動土壓力系數(shù)，一般取K2=tg2（45°-Φ/2）。
由于傳統(tǒng)理論存在達(dá)些不足，在工程運用時就必須作經(jīng)驗修正，以便在一定程度上能夠滿足工程上的使用要求，這也就是從以下幾個方面具體考慮：
2.1.土壓力參數(shù)：尤其抗剪強度C/Φ的取值問題。抗剪強度指標(biāo)的測定方法有總應(yīng)力法和有效應(yīng)辦法，前者采用總應(yīng)力C、Φ值和天然重度γ（或飽和容量）計算土壓力，并認(rèn)為水壓力包括在內(nèi)，后者采用有效應(yīng)力C、Φ及浮容量γ計算土壓力，另解水壓力，即是水土分算。總應(yīng)辦法應(yīng)用方便，適用于不透水或弱透水的粘土層。有效應(yīng)力法應(yīng)用于砂層。
2.2.朗肯理論假定墻背與填土之間無摩擦力。這種假設(shè)造成計算主動土壓力偏大，而被動土壓力偏小。主動土壓力偏大則是偏安全的，而被動土壓力偏小則是偏危險的。針對這一情況，在計算被動土壓力時，采用修正后的被動土壓力系數(shù)KP，因為庫侖理論計算被動土壓力偏大。因此采用庫侖理論中的被動土壓力系數(shù)擦角δ，克服了朗肯理論在此方面的假定。可以求得修正后的KP是：KP=〔CosΨDCosδ[KF）]-Sin（Ψo+δ）SinΨo〕2
式中是按等值內(nèi)摩擦角計算，對粘性土取ΦD=Φ是根據(jù)經(jīng)驗取值，δ一般為1/3Φ-2/3Φ。
2.3.用等值內(nèi)摩擦角計算主動土壓力。在實踐中，對于抗深在10m內(nèi)的支護(hù)計算，把有粘聚力的主動土壓力Eα，計算式為：E=1/2CHtg2（45°-Φ/2）+2C2/γ。
用等值內(nèi)摩擦角時，按無粘性土三角形土壓力并入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.深基坑開挖的空間效應(yīng)。基坑的滑動面受到相鄰邊的制約影響，在中線的土壓力最大，而造近兩邊的壓力則小，利用這種空間效應(yīng)，可以在兩邊折減樁數(shù)或減少配筋量。
2.5.重視場內(nèi)外水的問題。注意降排水，因為土中含水量增加，抗剪強度降低，水分在較大土粒表面形成潤滑劑，使摩擦力降低，而較小顆粒結(jié)合水膜變厚，降低了土的內(nèi)聚力。
綜上所述，結(jié)合本場地地質(zhì)資料以及所選擇的基抗支護(hù)形成，水壓力和土壓力分別按以下方式計算：
2.5.1.水壓力：因支護(hù)樁所處地層主要為粘性土層，且為硬塑中密狀態(tài)，另開挖前已作降水處理，故認(rèn)為此壓力采用水土合算是可行的。
2.5.2.土壓力：樁后主動土壓力，采用朗肯主動土壓力計算，即：Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ
樁前被動土壓力，采用修正后的朗肯被動土壓力計算，即：EP＝1/2γt2KP+2KP Ct.
式中：KP＝〔CosΨCosδ-Sin（Ψ+δ）SinΨ〕2
3.護(hù)坡樁的設(shè)計
該工程支護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁加斜土錨的設(shè)計方案，樁的直徑為600mm，樁間凈距為1000mm.考慮基坑附近建筑屋的影響，還有環(huán)城南路上機車等動截荷的影響，支護(hù)設(shè)計時，筆者參照部分支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)情形取地面均布載荷q=40KN/m，：
3.1.樁上側(cè)土壓力：①樁后側(cè)主動土壓力，因為樁后土為三層（雜添土、粘土、粉粘土）所以計算時采用加權(quán)平均值的C、Φ、γ，Φ=21.32，得：Eα=4.7H2-2.76H+108.49；②樁前側(cè)被動土壓力：因為樁前側(cè)土為兩層（粘土層、粉質(zhì)粘土層），所以計算時應(yīng)采用加權(quán)平均值的C＇、Φ＇、γ＇，得：EP＝33.89676t2+104.5t；③均布載荷對樁的側(cè)壓力：由公式Eq＝qKaH，得：Eq=18.672H.
3.2.樁插入深度確定：計算前須作如下假設(shè)：（1）錨固點A無移動；（2）灌注樁埋在地下無移動；（3）自由端因較淺不作固定端，按地下簡支計算。
3.2.1.建立方程：對鉸點（錨固點）A求矩，則必須滿足：∑MA=0
所以有：1KEP（23t+h-a）=Eq〔23 （h+t）-a〕+Ep（h+t2-α）q
式中：K為安全系數(shù)，取2，得：8.31t3+82.97t2-138.75t=114.12
3.2.2.插入深度及柱長計算：根據(jù)實際情況t取最小正解；t=1.99m.
根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
手冊》及綜合地質(zhì)資料，取安全系數(shù)為1.2，所以樁的總長度為：L=h+1 .5t=8.5+1.2♀1.99=12.4（m）3.3.錨拉力的計算：由于樁長已求出，對整個樁而言，由于力平衡原理可以求出A點的錨拉力，∑FA=0，即：Eα+Eq=Ep+TA，取t=1.99解得：TA=194.35（KN）
4.土層錨定設(shè)計
錨固點埋深α=2m，錨桿水平間距1.6m，錨桿傾角18°，這是因為考慮到：（1）基坑附近有環(huán)城南路和建筑物的存在，傾角小，錨桿的握裹力易滿足；（2）支護(hù)所在粘土層較厚，并且均一，可作為錨定區(qū)；（3）粘土層的下履層（粉質(zhì)粘土層、粉砂層、圓礫層）都是飽水且較薄。
4.1.土層錨桿抗拔計算：土層錨桿錨固端所在的粘土層：c=47.7kpΨ=20.72°r=20 .13kN/m2
4.1.1.土層錨桿錨非固端段長度的確定：
由三角關(guān)系有：BF=sin（45°-Φ/2）/sin（45°-Φ/2+a）·（H-a-d）代入數(shù)據(jù)計算得：BF=5.06 m
4.1.2.土層錨桿錨段長度的確定：該土層錨桿采用非高壓灌漿，則主體抗壓強度按下面公式計算：r=C+（1/2）rhtgΨ。式中：r——埋深h處的抗剪強度，K——安全系數(shù)1.5，d——錨桿孔徑，取0.12m，錨固段長度L=17.98m
5.結(jié)論
深基坑支護(hù)工程是近二十年來隨著城市高層建筑發(fā)展而發(fā)展的一門新的實踐工程學(xué)，它還有待于理論上的完善，如何取一種在經(jīng)濟(jì)技術(shù)上都合理的支護(hù)類型就必須充分考慮現(xiàn)場環(huán)境、工程地質(zhì)條件以及工程要求。
篇2：設(shè)計主線:地勘土方支護(hù)設(shè)計
設(shè)計主線：地勘、土方、支護(hù)設(shè)計
地勘、土方開挖及基坑支護(hù)是單體方案階段同步進(jìn)行的，是施工的第一步工作；
通俗來說，我們要蓋房子，買了塊土地，首先要看看這塊地里土質(zhì)怎么樣（地質(zhì)勘測），太松軟了，房子會塌陷，要（換填、打樁），太硬了挖坑費事（石方）；不只看表面，要打個空，看看下面10-20米土層的分布情況，看看到多深的有足夠承載力的巖層，能承的起我們的房子；再看看周邊的地下水情況，會不會有超大的浮力把地板拱裂滲透；
要先挖個坑埋基礎(chǔ)，坑大了費錢，坑小了穩(wěn)定性不夠（土方開挖）；挖出的土運出去堆在別人的地上要給錢（土方外運）；地塊大一點，可以把一期坑里的土，堆到二期里（土方倒運）；土地本身有高差，設(shè)計標(biāo)高取的好，這邊挖了，填到那邊，正好平整了（土方平衡）；
坑挖好了，要在坑壁上做好安全措施，可能下場雨側(cè)壁塌方了，現(xiàn)場的工人危險（基坑支護(hù)）；可能地下水滲進(jìn)坑里，成了水潭沒法施工（止水帷幕）；
一、地勘：（勘察設(shè)計協(xié)會審查）
初勘：拿到土地前期，無設(shè)計圖紙，按20m×20m方格網(wǎng)布點勘測，當(dāng)?shù)乜辈靻挝粚Φ刭|(zhì)情況比較了解，可協(xié)商網(wǎng)距適當(dāng)放寬，勘測費用可減過半；初勘可在立項階段對項目土石方費用做出較為貼切的估算，避免出現(xiàn)后期嚴(yán)重超支情況；
詳勘：根據(jù)單體方案外輪廓，布置勘測點（勘察單位布點），勘測；
勘察報告審查：
詳勘原則上，應(yīng)在單體方案審批通過后進(jìn)行；項目工期緊張時，可在單體方案基本確認(rèn)后，與單體審批同步進(jìn)行，《單體方案審查意見書》一拿到就可以送審；
勘察報告解讀：
持力層：土層分布一般從表面到里面常見的幾層：沙土、強風(fēng)化、中風(fēng)化；表面覆土承載力比較低，一般清掉，如果是低層小房，強風(fēng)化層可能承載力就夠了，中高層一般要到中風(fēng)化；地勘報告里會把每層土的承載力標(biāo)出來，結(jié)構(gòu)專業(yè)一看基本有數(shù)；
斷面：用來分析計算方量；
抗浮水位：水位高了，基坑要做止水帷幕，基礎(chǔ)底板要做抗浮錨桿或地下水疏導(dǎo)措施；
（地勘單位趨于保守，會適當(dāng)提高水位，可找專家做論證，看是否能降低）
二、土方：（不用外審）
當(dāng)單體方案初步確定后，地下室底板設(shè)計標(biāo)高及外邊界基本確定，結(jié)構(gòu)專業(yè)給出基礎(chǔ)的估算厚度，可出具開挖圖；
開挖圖的基本信息：坑底標(biāo)高、開挖輪廓、斷面示意；
注意點：開挖輪廓不是建筑輪廓，要加上基礎(chǔ)外擴(kuò)寬度（約1米）和施工操作面（約1.5米）；
前期為粗挖，可用方案預(yù)估坑底標(biāo)高，快到底部時半米時，要根據(jù)施工圖重新提準(zhǔn)確的開挖標(biāo)高，避免土方二次開挖或回填；
土方量的計算：土方開挖倒運成本約30-60元/立方米，石方約80-120元/立方米，如果臨近處有居民或者商場正在使用中的建筑，需要用到靜力爆破，成本600-800元/立方米；
因此分析地勘報告，結(jié)合地質(zhì)情況確定設(shè)計標(biāo)高，估算土方石方量尤為重要；盡量減少石方開挖，如能做到地塊內(nèi)部土方自平衡更好；
三、基坑支護(hù)：（勘察設(shè)計協(xié)會審查）
基坑支護(hù)屬于臨時設(shè)施，設(shè)計方式及收費差異較大，最好帶方案招標(biāo)，在經(jīng)濟(jì)性與安全性上取平衡；在設(shè)計角度，安全性要考慮高一些（項目公司其他部門會更多考慮經(jīng)濟(jì)性）；我們基坑出現(xiàn)過局部塌方，基坑邊上板房的一側(cè)房間直接跟著塌到坑里了，幸好在晚上，沒有人員傷亡；專家分析是大雨滲入路邊的綠化，導(dǎo)致側(cè)面土的膨脹，增加了側(cè)推力，保險做法是把地面的花壇全部用混凝土封住；
支護(hù)方案根據(jù)基坑深度及周邊情況確定，3-5米算淺基坑，5米以上算深基坑，有條件盡量放坡；次選放坡與混凝土支護(hù)梁/支護(hù)樁結(jié)合；實在受限，選用垂直支護(hù)樁；以上屬于比較常見的支護(hù)形式；
基坑支護(hù)審查：
報審流程：圖紙-專家評審（現(xiàn)場勘查/評審會）-審核蓋章；收費根據(jù)坑深度3-5萬不等；
后期出現(xiàn)特殊情況，可進(jìn)行局部變更；
篇3：基坑支護(hù)設(shè)計方案概述
基坑支護(hù)設(shè)計方案概述：
參照軟件計算結(jié)果，結(jié)合ⅩⅩ地區(qū)大量的工程實踐經(jīng)驗，根據(jù)本工程具體地質(zhì)條件及周邊環(huán)境實際情況，基坑支護(hù)設(shè)計方案概述如下：
1、樁數(shù)圖設(shè)140根，實際樁數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定，具體見護(hù)壁樁平面布置示意圖NO:03。沿基坑單列布置，樁徑均為φ1000mm，樁芯砼為C25。
2、成樁深度相對于自然地面以下約為15.5m，樁頂標(biāo)高（連系梁頂標(biāo)高）為自然地面下0.5m（-2.7m），有效樁身長15.0m，樁端錨入基坑底面以下4.5m。
3、樁中心間距：懸臂樁樁間距設(shè)計為3.0m。
4、樁護(hù)壁采用C20砼分節(jié)支護(hù)。壁厚150mm,節(jié)高1000mm。遇土質(zhì)不好時節(jié)高可按0.50～0.3m施工，由于降水施工在基巖面存在不可疏干層，為保證施工工人的安全，宜內(nèi)加Φ6.5@300的網(wǎng)筋網(wǎng)。
5、樁頂圈梁設(shè)置高500mm,寬1000mm。砼強度等級為C25。
6、挖孔直徑為設(shè)計樁徑加兩倍護(hù)壁厚度。即D=1000+300=1300mm,孔徑容許偏差±30mm。
7、護(hù)壁樁配筋、樁身結(jié)構(gòu)及圈梁配筋見護(hù)壁樁結(jié)構(gòu)圖NO:04~05。
8、樁間支護(hù)措施：護(hù)壁樁地段樁間距為2.8m，采用掛網(wǎng)噴射混凝土，網(wǎng)筋φ6.5＠250。具體見樁間支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖NO:06。
9、樁頂以上支護(hù)：樁頂標(biāo)高以上部位(本工程只有0.50m左右的土層)土體一般可采用掛網(wǎng)噴射混凝土，網(wǎng)筋φ6.5＠250。
本設(shè)計方案只適用于本工程具體環(huán)境地質(zhì)條件，施工過程中當(dāng)環(huán)境地質(zhì)條件（設(shè)計條件如基坑開挖超深）變化時需對本方案進(jìn)行修正，對支護(hù)體系進(jìn)行加固，以保證基坑的穩(wěn)固安全。