某河涌基坑支护设计
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摘 要：本文主要通过介绍河涌及周边情况，确定了基坑支护方案，验算基坑支护安全性，并且满足规范要求，确定了该支护方案的合理可行。
关键词：河涌；基坑支护；设计；安全
中图分类号：S611文献标识码： A
前言：
基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能，要做好基坑支护工程，必须做好整个开挖支护的全过程，从勘察、设计、施工到监测工作等整个系列，影响基坑稳定性的因素很多。除施工技术和现场管理水平,目前基坑支护设计也是重要的一方面。
基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。因而，作为设计的计算理论，不但要能计算支护结构的稳定问题，还应计算其变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。
1、工程概况
原河道设计底宽为5.25m、边坡为1∶1.25的梯形浆砌石断面，上口宽13～14m；经复核，现状河道宽度难以满足20年一遇设计洪水的要求，必须拓宽河道。根据《防洪标准》、《水利水电工程等级划分及洪水标准》，本河涌整治工程（二期）的防洪标准采用20年一遇，河涌堤防级别定为4级。河涌左岸依次为宽4.0m的绿化带、宽3.0m的人行道及城市二级道路，分布有煤气管线、电线、蒸汽管线等。河涌右岸主要为工厂，也分布有较多管线。工厂至河涌堤岸可利用空间较小，局部不到2.0m。
2、工程地质概况
根据钻探资料，场地内岩土层自上而下划分为：①新生界第四系全新统人工堆积层（），②新生界第四系全新统大湾镇组（）冲洪积层，③基岩残积层（），④基岩层罗岗序列将军山单元（）。
经过对勘察现场原位测试盒室内测试成果进行综合统计分析，确定了场地岩土参数及地基承载力特征值。场地岩土层的岩土参数及承载力特征值的建议值详见表1。
表1 各岩土层的力学性质及变形参数建议值
3、支护方案选型
根据本工程所处的位置、工程地质及水文地质条件、基坑深度和周边环境等，按广州市标准《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB 02-98)及中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）的规定，基坑侧壁安全等级为二级，基坑侧壁重要性系数γ0=1.0。根据场区的地质条件、开挖深度等实际情况，本基坑选用钢板桩+内支撑+旋喷桩止水帷幕支护方案主相对而言更为可靠、经济。
本工程围护结构设计采用理正深基坑软件进行计算。该软件经过多年的工程实践检验，证明其计算的成果安全可靠。
4、基坑支护设计计算过程及结果
4.1 计算原则
（1）基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数γ0＝1.0；
（2）基坑支护结构平面布置应满足下闸首结构基础及外墙尺寸、规范允许变形、施工误差及施工作业面要求；
（3）满足基坑支护结构稳定的要求，不产生倾覆、滑移和局部失稳；支护结构构件受荷后不发生强度破坏；
（4）基坑变形和地面沉降满足要求，不发生周边建筑物和环境破坏；
（5）施工阶段基坑最大变形控制在50mm以内，地面最大沉降控制在50mm以内。
4.2计算原理和计算方法
钢板桩+钢管内支撑支护方案整体稳定、各支护方案抗倾覆稳定、基坑抗隆起稳定和基坑抗管涌稳定用北京理正软件设计研究院开发的理正深基坑支护结构设计软件进行分析计算。
施工阶段，按朗肯公式计算主动侧的土压力。水土压力除砂层按水土分算外，其余土层按水土合算。对支护结构以上土层，按天然容重将其折算成竖向荷载，地面附加荷载按10~20kPa考虑。另外，基坑内地下水位计算时按下降至基坑底下0.5m考虑。
本基坑计算工况选择开挖深度最深的5.3m最不利情况进行计算。
4.3计算公式及结果
抗倾覆安全系数:
Mp――被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma――主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
抗隆起安全系数和隆起量:
式中：δ―基坑底面向上位移(mm)；
n―从基坑顶面到基坑底面处的土层层数；
ri―第i层土的重度(kN/m3)；
地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3)；
hi―第i层土的厚度(m)；
q―基坑顶面的地面超载(kPa)；
D―桩(墙)的嵌入长度(m)；
H―基坑的开挖深度(m)；
c―桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa)；
φ―桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度)；
r―桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3)；
根据计算，各断面支护结构的弯矩、位移、支撑力均可以满足规范要求，是安全的。支护结构位移也在允许范围内。
图1 内力位移包络图
图2 地表沉降图
抗倾覆安全系数Ks = 1.472 < 1.200, 满足规范要求。
全的，抗隆起安全系数Ks = 3.107 >= 1.15，满足规范要求。
5、结论
针对该基坑的地质特点和支护结构的计算结果，得出以下结论：
（1）支护方案选用钢板桩+钢管内支撑的支护方案是合理可行的；
（2）在基坑支护设计中，要全面分析地质资料，确定最合理的设计方案，根据对支护结构的计算可知，各断面均可以满足规范要求，在该工程施工以来，支护结构的位移在规范允许范围之内，各项显示正常，整个施工过程未出现任何险情,保证了工程质量，说明所设计的方案是安全度能达到二级基坑的标准，也证实了,该工程基坑支护方案的选取及工程施工与监测都是切实可行的。
参考文献：
[1]GJB02-98 广州地区建筑基坑支护技术规定[S]
[2]DBJ/T15-20-97 建筑基坑支护技术规程[S]
[3] JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S]