浅谈基坑支护方案优化及效益分析

葛 军

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100125）

浅谈基坑支护方案优化及效益分析

葛 军

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100125）

摘 要：本文以实际案例进行分析，通过现场踏勘进行优化设计，说明了一种有效的基坑工程支护结构优化设计的方法，及其可产生可观经济效益。以供参考。

关键词：基坑；支护；效益

1 工程概况

基坑长200m，宽100m。北侧深12m，南侧6m。采用排桩+锚杆支护形式。

2 方案优化

该工程的优化原则为：安全、经济、施工方便、因地制宜。或者我们也可以归纳为方案顺序的选型，按照同时通过安全系数计算的条件下，方案选型顺序的排列为：放坡开挖、喷锚网、水泥土挡墙、悬臂桩排、排桩+锚杆、排桩+内支撑、双排桩、地下连续墙。

首次设计采用排桩+锚杆的形式进行设计，总造价812万元，通过方案讨论会认为此方案较为保守，针对首次方案进行优化。

支护桩直径为1m，经过详细的计算与分析，桩径优化为0.8m，桩间距2m缩短为2.2m。且桩的纵向受力钢筋与箍筋严格按土压力作用下的弯矩与剪力包络图进行配置，从而节省了桩的混凝土方量与用钢量。北面地块地势较高，采用分层放坡后再做支护桩的形式，减少了支护桩的高度，降低了冠梁的高度，降低了土层压力，满足安全需求的同时较大的节约了成本。桩锚支护冠梁的配筋按混凝土结构设计原理优化钢筋配置减少了钢筋用量。通过现场踏勘发现南面地块地势较低，仅开挖一层地下室结构，详细分析地勘报告并把南面地块的桩支护通过因地制宜及优化方案选型的方法结合进行优化，最终方案修改为土钉墙支护。

3 计算过程

验算结果皆能满足要求。

[ 整体稳定验算 ]

[ 抗倾覆稳定性验算 ]

工况1：

Ks= 2.355 >= 1.250， 满足规范要求。工况2： Ks= 2.936 >= 1.250， 满足规范要求。工况3： Ks= 2.077 >= 1.250， 满足规范要求。工况4： Ks= 2.527 >= 1.250， 满足规范要求。工况5： Ks= 1.873 >= 1.250， 满足规范要求。工况6： Ks= 2.115 >= 1.250， 满足规范要求。工况7：

Ks= 1.746 >= 1.250， 满足规范要求。

安全系数最小的工况号：工况7。

最小安全Ks= 1.746 >= 1.250， 满足规范要求。

[ 抗隆起验算 ]

（1）底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：

支护底部，验算抗隆起：

Ks= 19.817≥1.800，抗隆起稳定性满足。

深度22.100处，验算抗隆起：

Ks= 28.373≥1.800，抗隆起稳定性满足。

深度22.100处，验算抗隆起。

Ks= 28.373≥1.800，抗隆起稳定性满足。

深度29.170处，验算抗隆起。

Ks= 35.601≥1.800，抗隆起稳定性满足。

（2）以最下层支点为转动轴心，计算如下：Ks= 2.806 ≥ 2.200，可以满足要求。[ 嵌固验算 ]

嵌固深度计算过程：

当地层不够时，软件是自动加深最后地层厚度（最多延伸100m）得到的结果。

（1） 嵌固深度构造要求：

依据《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012，

嵌固深度对于多支点支护结构ld不宜小于0.2h。

嵌固深度构造长度ld：2.060m。

（2） 嵌固深度满足整体滑动稳定性要求：

按《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012圆弧滑动简单条分法计算嵌固深度：

圆心（-2.138，11.098），半径=11.965m，对应的安全系数Ks= 1.594≥1.350。

嵌固深度计算值 ld= 0.500m。

[嵌固段基坑内侧土反力验算]

工况1：

Ps=2090.011≤Ep=5563.508，土反力满足要求。

工况2：

Ps = 2072.900 ≤ Ep = 5563.508，土反力满足要求。

工况3：

Ps = 1771.049 ≤ Ep = 4107.020，土反力满足要求。

工况4：

Ps = 1733.972 ≤ Ep = 4107.020，土反力满足要求。

工况5：

Ps = 1424.289 ≤ Ep = 2796.745，土反力满足要求。

工况6：

Ps = 1391.678 ≤ Ep = 2796.745，土反力满足要求。

工况7：

Ps = 1164.931 ≤ Ep = 1960.970，土反力满足要求。

式中：

Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）；

Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。

4 效益分析

经过多次对比优化及计算分析再次提交设计方案，并且一次性通过建委专家审查及施工图审查。经计算总造价为455万，直接节约成本357万元。

表1

表2 参数

参考文献

[1] JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[S].

中图分类号：TU473

文献标识码：A