基于理正的基坑支护研究

韦胜文WEI Sheng-wen；蒲应举PU Ying-ju；李建伟LI Jian-wei；李建云LI Jian-yun

（①中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明 650051；②昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093）

（①Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metals Industry，Kunming 650051，China；②Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）

1 概述

随着我国经济的发展，城市地下空间的开发利用越来越多，深基坑也越来越普遍，规模和深度不断加大，由于建筑结构设计和建筑使用功能上的要求，开挖的深度越来越深，面积也越来越大，从而基坑支护难度也越来越大，这对基坑开挖设计理论和施工技术有了更高的要求。中国最深的基坑在上海，深度大约是32 米。

基坑工程是从地面向地下开挖一个空间，它的四周在通常情况下是挡土墙结构，一般采用混泥土、钢、木等，基坑工程的特点是维护机构是临时的，风险大，具有很强的区域性，因为地区工程地质条件和水文地质条件都是不同的，设计及施工、开挖方式等都应当根据不同的条件设计，学科综合性很强。由于土的蠕变性质，土压力会随时间变化在维护结构上随时间变化。所以基坑工程具有时间效应。

2 理正软件的介绍

理正是当前岩土工程界广泛应用于深基坑支护计算的软件，它同时也得到了工程界专业人士的认可，可用于模拟开挖及连续墙水泥土墙、土钉墙等支护结构的内力和位移计算。验证配筋是否安全和经济要求。理正软件对传统算法的继承和发展，所以被更多的设计者所接受。但是它也存在缺陷，主要是又土压力计算模式引起的自身的缺陷。

3 工程实例

拟建场地位于呈贡区洛羊街道办事处大新册村北侧，距呈贡县城约3 公里，项目总用地面积80031.11m2，建筑占地面积26400m2，总建筑面积120187m2，其中地下建筑面积35792m2。拟建场地西面标准厂房一、二、五建筑单体未设地下室，其余建筑单体及货车上货场均设一层地下室。根据勘察报告场地地层主要由第四系全新统人工堆积（Q4ml）层、第四系中更新统冲积、洪积（Q2al+pl）粉质粘土、粘土、有机质土、含砾粘土及第四系中更新统冲积、湖积（Q2al+l）粘土、粉质粘土、粉土、砾砂、圆砾等地层组成。根据各土层的成因、工程特性共划分为8 个工程地质单元层和多个单元亚层，本项目基坑专项勘察报告所提供的岩土物理力学指标见表1。

表1 岩土物理力学指标

本文主要以西侧BC 段为例，BC 段坑深8.00m，超载值：局部均布60.00kN/m，满布均布20.00kN/m；局部均布荷载距基坑边线距离为4.236m。支护长度48m，地下室基础外轮廓线与在建的标准厂房一基础轴线相距9.64m，本段地面标高为1941.71m～1942.00m，基底标高为1933.70m，开挖深度为8.01～8.3m，采用分台放坡+局部预应力锚索+钢管土钉+挂网喷砼的支护方式。

①放坡：上部坡高2.0m，坡比1∶1；下部坡高6.00m，坡比1∶0.50。

②土钉设置：基坑从上往下共设置2 排土钉、3 排复合锚杆，其中第一道、第二道为土钉，第三道、第四道和第五道为预应力锚索。土钉水平向间距1.5m，竖向间距1.3m，方形网格布置，从上往下土钉长度依次为：2.0m、6.0m，入射角为25°；通过各种方案的比较研究，优选土钉的参数（表2）。

表2 土钉设计参数

③预应力锚索使用Φ48δ3.25 钢管土钉直接打入坡体成孔，钢管内置1S15.24 钢绞线，水平向间距1.5m，竖向间距2.0m，方形网格布置，从上往下预应力锚索长度依次为：15.0m、15.0m，12.0m，入射角为25°，通过各种方案的比较研究，优选锚索的参数（表3）。

土钉和预应力锚索应随土体开挖逐层施工，土方严禁超挖。

表3 锚索设计参数

4 支护效果的验算结果

理正支护设计软件是平面二维的计算设计软件，是从整体安全性上考虑的。各工况下稳定性验算采用圆弧条分法进行验算。通过多次取圆弧滑裂面进行整体稳定性验算确定最危险圆弧滑裂面，且最危险圆弧滑裂面满足整体稳定性验算条件，即证明稳定性满足要求。

[1]臧兴震，蒋青青.深基坑开挖与土钉支护的数值模拟[J].山西建筑，2005，31(23)：81-82.

[2]李建峰，曾永祥，王秀红.桩、锚、喷三结合支护深基坑[J].西安科技大学学报，2005，25(1)：21-22.

[3]陈肇元，崔京浩.土钉支护在基坑工程中的应用[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[4]杨立超.土钉支护及其FLAC 数值模拟[J].建筑技术开发，2003，30(9)：46-48.

[5]周川杰.FLAC-2D 进行复合土钉支护稳定性分析[J].岩土工程界，2002，5(6)：39-41.

[6]王燕.某基坑土钉支护的三维数值分析[J].武汉化工学院学报，2005，27(4)：30-33.

[7]秦四清.深基坑工程优化设计[M].北京：地震出版社，1998.

[8]陈肇元，崔京浩.土钉支护在基坑工程中的应用[M].第二版.北京：中国建筑工业出版社，2000.

[9]杨治国，候恩科.FLAC-3D 与理正软件在基坑支护设计中的应用[J].西安科技大学学报，2007，27(2)：224-227.