土岩组合地层深基坑设计探析

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1、土岩组合地层深基坑设计探析宋波中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600摘要：本文总结了土岩组合地层深基坑“吊脚桩”应用情况及设计特点，分析了“吊脚桩”上部及下部的设计思路、分析方法，通过实际工程的计算模拟与实测数据的对比分析，支护结构受力和变形均满足设计控制标准。结论：“吊脚桩”是适用于土岩组合地层的基坑支护形式。关键词：土岩组合；吊脚桩；深基坑；微型钢管桩；桩撑体系引言近年来城市轨道交通髙速发展，青岛、大连、广州等地深基坑设计屮经常会遇到土岩组合地层“吊脚桩”问题。刘红军等人对“吊脚桩”支护进行了模拟分析计算，得出嵌岩深度与锁脚锚索的预加力、吊脚桩岩肩宽度与基坑变形、桩体位移的

2、关系的结论⑵。地铁车站--般位于城市主干道路路口位置，无放坡空间；上部土层、下部岩层的土岩组合地层决定亦无法采用“一桩到底”的支护方案，“吊脚桩”的结构形式可较好的解决占地及土岩组合地层的问题。本文以青岛地铁某站为载体，主要研究复杂周边坏境条件下的小岩肩“吊脚桩”支护方案，对该类基坑“吊脚桩”问题进行讨论，为类似工程地质、环境条件下的基坑支护提供参考。1概述青岛地铁某站为地下二层岛式站台车站，主体为双层双跨箱形框架结构，总长196.3m,标准段宽18.8mo车站顶板覆土厚2.9~4.0m,结构底板埋深16.9~17.2m0车站规划周边以居住用地和商住用地为主，站址西南侧有2栋6层居民楼，

3、其它均为平房。振华路现状为双向4车道，最新规划道路红线为30叭现状周边共有4个公交站点，9条公交线路。车站总平面图如图1所示。图1车站总平面图2水文地质场区地形总体较平坦，地面以下3〜10m为软土层，下部为中风化及微风化岩层，本场区地下水主要赋存在第四系松散土层及基岩的裂隙屮。基岩裂隙水水暈不大，但与第四系孔隙潜水水力联系明显。总体上，场地内地下水富水性中等，水量一般。各岩土层物理力学指标见于表1。表1岩土工程勘察设计参数逹议土层名称密度(gem3)黏聚力（kPa）內摩擦角（°）与锚固体摩阻力（kPa）素坝土1.8018IS粉质粘土2.0027.1/22强风化花岗岩2.3080.0451

4、20中风化花岗岩2.502000350徴风化花岗岩2.638000655003基坑支护设计3.1基坑支护设计思路青岛地区地势起伏较大，民建基坑由于深度较小、周边场地条件较好，一般采用土钉墙、桩锚支护体系。地铁标准两层明挖站基坑深度一般大于15m,周边环境条件复杂、交通繁忙、占地有限，儿无放坡条件，结合“上软下硬”土岩组合地层实际条件，地铁基坑桩锚结构形式一般采用“一桩到底”或“吊脚桩”，其中以“吊脚桩”桩锚式居多，本站为典型“上软下硬”土岩组合地层，围护结构形式采用“吊脚桩”。“吊脚桩”下部岩石边坡一般采用直壁开挖，开挖前一般打设超前微型钢管桩，其作用主要有：（1）“超前支护”作用，通过

5、钢管的超前及钢管注浆，保证了开挖支护前岩体的稳定，减少基坑变形。（2）“预裂岩石”作用，对岩石进行预裂，可较好的控制超欠挖，进而保证开挖精度。（3）“减振隔离”作用，降低了爆破对基坑岩石和周边建（构）筑物的振动影响。（4）“协调受力”作用，锚索至腰梁至微型钢管桩由点及面的传力体系，更好的对坡面进行防护和变形控制。3.2支护方案站址范围交通繁忙，调流路宽度紧张，基坑周边迁改后的管线密集，为保证周边环境条件安全，第一道支撑采用钢支撑，吊脚桩屮部及锁脚位置各设置一道预应力锚索，既保证了吊脚桩根部的稳定性，又降低了桩中弯矩，降低了桩的配筋。下部岩石边坡，受周边环境条线限制无放坡条件，故而采用垂直

6、开挖，辅以超前微型钢管桩起到预裂、减振作用。综上，本站最终了确定“上部桩+撑（锚），下部微型钢管桩+锚索（杆），岩肩处通过“L”型冠梁和预应力锚索锁脚”的复合型支撑体系。基坑围护剖面图如图2所示。图2车站基坑支护剖面图3.3支护参数车站基坑深约16.8m,上部“吊脚桩”桩径0.8m,桩间距1.2m,冠梁上钢管内撑釆用D=609mm,t=14mm钢支撑，笫--道锚索采用3（1）15.2钢绞线，锁脚锚索采用4*15.2钢绞线。下部岩石边坡采用*168mm钢管桩，桩间距1.0m,嵌固基底1.5m,第一道锚索采用2215.2钢绞线，岩石锚杆采用螺纹钢筋，2mx2m梅花形布置,锚杆长7m、5m。4

7、.围护结构计算4.1上部桩撑（锚）体系计算上部吊脚桩釆用弹性支点法分析计算，算最不利工况，基坑开挖到桩底，岩肩作用未予考虑，仅作为安全储备。计算模结果如图3、图4示。图4计算结果包络图由图4可以得出：闱护桩采用4）800mm主筋采用2120,桩顶冠梁上内撐设计轴力为1290kN,预加轴力为200kN；第一道锚索自由段6.0m,锚固段6.Om,预应力锁定值240kN；第二道锚索自由段6.Om,锚固段6.0m,预应力锁定值320kNo抗