深基坑土钉墙支护设计案例分析

来源:用户上传      作者: 贾飞艳

　　深基坑支护结构有多种，土钉墙是随基坑开挖分层设置的、纵横向密布的土钉群、喷射混凝土面层及原位土体所组成的支护结构，具有成本较低、设计较灵活，且与周边环境和技术要求不是很严格等特点，在基坑设计中应用较广。
　　1、工程概况
　　某拟建工程为剪力墙框架结构，该基坑呈不规则矩型，有2层地下室，-1F基坑深度为5.6～5.7m，-2F基坑深度为9.3～9.6m。
　　2、工程地质和水文地质条件
　　拟建工程场地地形较平坦，最大高差约0.9m。根据勘察结果，场地地层至上而下为：①素填土：主要由粘性土、砂卵石组成，层厚约0.50～3.40m；②可塑粉质粘土：褐黄色，层厚约为0.40～3.40m；③软塑粉质粘土：褐黄色，层厚约为0.60～2.00m。④砂：灰褐色、黄灰色，最大可见厚度约为1.60m；⑤砾砂：含粘性土、砾石，最大可见厚度为4.60m；⑥圆砾：最大可见厚度为5.00m；⑦卵石：灰褐色，湿～饱和，该层未揭穿。细分为：稍密卵石，最大可见厚度为6.80m，中密卵石，最大可见厚度为2.60m，密实卵石最大可见厚度为4.3m。
　　场地地下水主要为埋藏于第四系砂卵石层中的孔隙潜水，地下水稳定水位埋深为5.10～5.95m。
　　3、基坑支护设计
　　3.1等级和方案的确定
　　该场地工程地质条件和水文地质条件属于一般。基坑开挖线距基础外边线留有合理距离，以便施工。-2F基坑周边荷载10～100kpa，基坑开挖线距用地红线2.5～3.0m，距荷载3.1～13.5m，则距用地红线近或周边荷载较大的一侧采用锚拉桩+土钉墙相结合的方式支护，土钉墙设在自然地坪-3.0m处，距用地红线较远和周边荷载较小的一侧采用土钉墙支护。-1F周边荷载18～25kpa，基坑开挖线距用地红线2.3～3.7m，距荷载2.5～12.5m，基坑开挖深度较小，各侧可采用土钉墙支护。
　　由拟建基坑周边建筑物关系，根据建筑基坑支护技术规范（JGJ 120-2012）的支护结构安全等级知，该基坑支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响严重，设计等级为二级，重要性系数为1.0，降水留有安全深度0.5m。
　　3.2设计软件及参数的选取
　　设计软件为理正深基坑7.0版，设计参数值由相关数据并结合在区域范围内的基坑支护施工经验确定如下表1所示。
　　表1 设计参数值
　　3.3设计要求及结果
　　整体稳定性采用条分法计算，应符合下式：
　　（1）
　　（2）
　　式中：Ks──圆弧滑动整体稳定安全系数；安全等级为二级的土钉墙，Ks分别不应小于1.3。
　　单根土钉抗拔承载力应符合下式：
　　（3）
　　式中：Kt──土钉抗拔安全系数；安全等级为二级的土钉墙，Kt分别不应小于1.6。
　　设计结果为：-2F基坑土钉墙支护为设置土钉8排，按70°～75°放坡，矩形布置，土钉材料采用Φ48钢管，壁厚3mm，土钉水平间距1.2m，竖向间距1.1～1.2m，土钉长度从上至下为8.0m、7.0m、7.0m、7.0m、6.0m、6.0m、5.0m、4.0m，入射角均为15°，最小稳定安全系数为1.452>1.3。锚拉桩上部3m土钉支护为设置2排土钉，土钉水平间距1.5m，竖向间距1.0m，土钉长度从上至下为4.0m、3.0m，土钉标高从上至下为-1.0m、-2.0m，入射角为20°，最小稳定安全系数为1.378>1.3。
　　-1F基坑土钉墙支护为设置5排土钉，矩形布置，土钉材料采用Φ48钢管，壁厚3mm，土钉水平间距为1.2m，竖向间距从上至下为0.8、1.0m、1.0m、1.0m、1.0m，土钉长度从上至下为6.0m、6.0m、6.0m、5.0m、4.0m，入射角为20°，最小稳定安全系数为1.310>1.3。
　　4、结论
　　经计算每根土钉抗拔承载力大于1.6，最小稳定安全系数大于1.3，符合设计规程，故该基坑土钉墙的支护设计方案可行。土钉墙可与锚拉桩结合设计，降低桩成本，亦可单独设计，比较灵活，技术要求较易满足。
　　（作者单位：四川省核工业地质局二八二大队）
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