软土地区深基坑支护结构设计 软土地区深基坑支护结构设计
□文/陈鹏
摘要：针对天津滨海新区某深基坑支护结构的实际工程，采用深基坑支挡结构设计软件进行计算并与施工监测结果进行了比较。结果表明：围护桩计算结果与实测结果一致，最大变形及内力发生在基坑开挖至基坑底时。
关键词：软土；深基坑；钻孔灌注桩；变形；弯矩；支护
近年来，随着城市的快速发展，高层建筑越来越多。为了充分利用地下空间，很多建筑带有一层或多层地下室。高层建筑基础埋置越来越深，基坑开挖深度越来越大。深基坑工程安全风险大，涉及结构力学、土力学、地基处理、原位测试等多种学科知识，是一项综合性、系统性工程。在天津、上海等地区，地基土层受沉积环境、海进、海退以及海陆交互作用的影响，土质软弱且地下水位高，渗透系数变化大，基坑支护结构设计具有较大的风险。因此，加深对深基坑工程相关理论的理解，完善深基坑工程设计方法，对软土地区深基坑支护结构设计具有十分重要的意义。
1工程概况
某深基坑位于天津市滨海新区，呈矩形，长113.60 m，宽86.25 m，面积约9 798 m2，开挖深度为地面下10.75 m。基坑周边场地条件总体较为宽松，开挖深度影响范围土质较为软弱。根据场地土层情况及周边场地条件，基坑支护设计采用钻孔灌注桩结合一道钢筋混凝土内支撑体系的支护形式，采用水泥搅拌桩作止水帷幕、基坑内以大口井降水。
2工程地质
勘察最大孔深为60.0 m。揭示了表层人工填土、第四系全新统及上更新统的河流相、滨海潮汐相及浅海相交互沉积的砂类土与粘性土的沉积地层。按地层形成时代，成因类型及工程地质特征自上而下分述见表1。
表1土层分布特征
地层年代地层编号层厚/m岩土特征及分布Qml 12Q43al 4162Q42m 63Q41h 7 81Q41al 8291Q3eal 920.6～2.3 0.5～2.4 1.5～3.3 7.6～9.0 0.8～2.0 1.0～3.0 2.6～4.9 5.0～7.5 3.1～5.8素填土：黄灰色，软塑，部分区域上部松散，土质不均，以粘性土为主，含植物根系，夹碎砖块等，填垫时间＜10 a粘土：黄褐色，可塑状态，土质不均，具锈染淤泥质粘土：灰色，流塑状态，土质不均，夹粉土团，含有机质，局部夹淤泥质粉质粘土薄层粉质粘土：灰色，流塑状态，土质不均，夹粉土团，含贝壳碎片，局部夹淤泥质粉质粘土薄层粘土：浅灰色，软塑状态，土质不均，夹粉土团，局部夹粉质粘土薄层粉质粘土：灰黄色，可塑状态，土质不均，具锈染粉土：褐黄色，密实状态，湿，土质不均，具锈染，含姜石，夹粉砂薄层粉质粘土：黄褐色，可塑状态，土质不均，夹粉土团，具锈染，含少量贝壳碎片粉砂：黄褐色，密实状态，饱和，砂质较均，具锈染，夹粘土及粉土薄层，含少量姜石
对本次勘察有影响的主要为潜水，勘察期间初见水位埋深为0.6～1.4 m，相当于大沽标高2.15～2.77 m；稳定水位埋深为0.3～1.1 m，相当于大沽标高2.45～3.07 m，潜水以大气降水方式补给，以大气蒸发方式排泄为主。场地内地下水位总体上随季节变化而波动，丰水期水位抬升，枯水季节水位下降，波动幅值＜0.8 m/a。
根据勘察报告，基坑设计中选用的主要土层物理力学性质参数见表2。
表2基坑支护结构设计参数
地层岩性12素填土41粘土62淤泥质粘土63粉质粘土7粘土81粉质粘土82粉土91粉质粘土层厚/m 0.6～2.3 0.5～2.4 1.5～3.3 7.6～9.0 0.8～2.0 1.0～3.0 2.6～4.9 5.0～7.5注：内数值为建议值天然重度平均值/（kN·m-3）19.3 18.5 17.5 19.1 17.9 20.4 20.0 19.7粘聚力标准值/kPa（8.0）7.8（3.8）12.5 12.4 14.1 10.8 14.8内摩擦角标准值/（°）（4.0）3.5（3.5）13.3 5.5 10.7 26.9 16.5
3基坑围护
基坑开挖深度10.75 m，采用一道混凝土支撑体系，以控制基坑位移。根据天津地区工程地质状况，基坑围护可采用钻孔灌注桩加止水帷幕、地下连续墙、SMW工法等形式。经比较分析，钻孔灌注桩具有施工速度快，综合造价底的优点，本基坑采用钻孔灌注桩作为挡土结构。由于地下水位高，采用双轴水泥搅拌桩作为止水帷幕。
围护结构采用φ800 mm@1 000 mm钻孔灌注桩，止水帷幕采用φ650 mm@400 mm水泥搅拌桩，采用一道混凝土支撑，主支撑梁尺寸700mm×800mm，见图1。
图1基坑围护典型剖面
4围护结构计算及施工监测结果
4.1内力变形计算
采用深基坑支挡结构设计软件启明星进行计算，采用DB29-202—《天津市建筑基坑技术规程》作为设计依据，模拟基坑开挖工况，见图2。
图2围护桩位移、弯矩、剪力计算结果
由图2可知，围护桩最大水平位移25.1 mm，发生在基坑开挖至坑底的工况；最大弯矩值630.5 kN·m，最大剪力252.0 kN。
4.2围护桩水平位移监测结果
基坑监测随基坑施工同时进行。结果显示，围护桩最大水平位移22.6 mm，所在深度6.5 m。计算结果25.1 mm与监测结果22.6 mm接近并且围护桩计算变形曲线与实测变形曲线趋势一致，说明计算结果与工程实际状况相符。
5结语
软土地区地质复杂，土质软弱且地下水位高，这为深基坑支护设计带来很多挑战。在具体的工程设计中，坚持理论与实际相结合的原则，根据实际的工程情况，选择合理的支护结构。
本文以天津滨海新区某深基坑工程为例，介绍了基坑的支护形式、计算分析以及监测结果，通过比较，说明本深基坑支护结构安全、经济、合理。
参考文献：
［1］JGJ 120—99，建筑基坑支护技术规程［S］.
［2］DB29-202—，建筑基坑工程技术规程［S］.
［3］GB50010—，混凝土结构设计规范［S］.
［4］郑刚，刘瑞光.软土地区基坑工程支护设计实例［M］.北京：中国建筑工业出版社，.
□中图分类号：TU47
□文献标识码：C
□文章编号：1008-3197（）03-76-02
□收稿日期：-12-07
□作者简介：陈鹏/男，1985年出生，助理工程师，中铁上海设计院集团有限公司天津分院，从事工程设计工作。
□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197..03.027
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