深基坑工程整体稳定性验算研究

深基坑工程整体稳定性验算研究

唐卫军

唐卫军

深圳市湛联基础建筑工程有限公司广东深圳518000

摘要：深基坑工程作为建筑施工的重要组成部分,在基坑工程的施工和设计过程中,工程的稳定性需要严谨的分析和验算。本文结合工程实例，介绍了深基坑工程支护体系方案的选择，针对基坑工程各方面的稳定性验算进行研究，确保施工安全进行。供类似工程验算参考。

关键词：深基坑工程；稳定性验算；支护体系

随着我国社会经济建设步伐的不断加快，建筑向着大型化、高层化快速发展，高层建筑数量日益增多。深基坑施工作为建筑工程常见施工部分，目前已广泛应用于高层建筑的施工当中。影响深基坑工程施工的因素比较多，包括场地工程勘察、支护结构设计、施工开挖、基坑稳定、施工管理等，其中基坑工程的稳定性验算是保证基坑工程整体安全的关键环节。因此，通过对深基坑工程各方面的稳定性验算进行分析，保证工程的整体质量，并且在保证工程稳定性的前提条件下，能够设计出最经济的方案。

1工程概况

某高层建筑大楼,建筑地面以上高22层,地面以下为1层停车场,该建筑占地面积为1044.43m2，地面以上总建筑面积21045.46m2。

2水文地质条件

场地内地下水的类型可分为上层滞水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于人工填土中，主要受大气降水补给，水量小，水位因季节变化而异；基岩裂隙水主要赋存于砂岩的节理裂隙内，主要受大气降水及潜水的补给，由于岩体的节理裂隙非常发育，基岩裂隙水含水量比较丰富。勘察过程中，测得上层滞水、基岩裂隙水的混合稳定谁高层为1.30-3.30m。

3支护体系方案的选择

3.1支护体系的组成

当基坑工程的土方开挖，采用有支护开挖方式时，在基坑的土方开挖之前则需先施工支护体系。支护体系按其工作机理和材料特性，分为水泥挡土墙体系、排桩和板墙支护体系和边坡稳定式三类。水泥挡土墙体系，依靠其本身的自重和刚度保护坑壁，一半不设支撑。排桩和板墙式支护体系，通常由围护墙、支撑及止水帷幕组成。

3.2支护方案的比较和确定

3.2.1基坑的特点

依据现场工程地质条件、临近地面地下环境、基坑开挖深度等得出基坑具有以下特点：

①基坑开挖面积较大。

②基坑开挖深度范围内土层条件较好。

③周围环境条件不太好：基坑周边有马路、大厦和民用楼，距离较近因此不能放坡。

④场地地下水位较高，取静止水位-1.5m计算。

3.2.2支护方案的确定

通过对围护形式的比较，并结合现场工程地质条件、临近地面地下环境条件、基坑开挖深度等综合确定采用钻孔灌注桩+高压旋喷桩+土层锚杆的支护形式。围护结构采用灌注桩，其直径为1000mm，桩长14m、15m，桩间距为1500mm。高压旋喷桩采用单排布置，旋喷桩直径700mm，桩长12m。设有两道锚杆,第一道距基坑顶面的距离为3.5米，第二道锚杆距基坑顶面的距离为7米，即锚杆间距取3.5米。

4基坑稳定性验算

对有支护的基坑全面地进行基坑稳定性分析和验算，是基坑工程设计的重要环节之一。目前，对基坑稳定性验算主要有如下内容：①基坑整体稳定性验算；②基坑的抗隆起稳定验算；③基坑底抗渗流稳定性验算；④基坑支护结构踢脚稳定性验算。

4.1深基坑工程整体稳定性验算

采用圆弧滑动法验算支护结构和地基的整体稳定抗滑动稳定性，应该注意支护结构一般有内支撑或外土锚拉结构，墙面垂直的特点。不同于边坡稳定验算的圆弧滑动，滑动面的圆心一般在挡土上方，基坑内侧附近。通过试算稳定最危险的滑动面和最小安全系数。考虑内支撑作用时，通常不会发生整体稳定破坏，因此，对支护结构，当设置多道内支撑时可不做基坑的整体稳定性验算。

4.2抗隆起验算

基坑工程的基底抗隆起的稳定性验算具有保证基坑稳定和控制变形的重要意义，同时，由于基地抗隆起稳定性与支护墙入土深度有着直接的关系，这时确定合适的墙体入土深度就显得十分重要，一方面要足以保证不发生基底隆起破坏或过大的基底隆起变形，另一方面在保证稳定的基础上尽量减少墙体入土深度，以达到经济合理的目的。

由《深基坑工程》采用下式进行抗隆起安全系数的验算。KL=(γ2DNq+cNc)/[γ1(H+D)+q]

用普郎特尔公式，Nq、Nc分别为：

图1同时考虑c、的抗隆起计算示意图

各参数值:H—9.7m、D—6m、c—11.4kPa、—20°γ1=γm=21.1kN/m3、γ2=22kN/m3

代入公式得:

用本方法验算抗隆起安全系数时，没有考虑均布荷载下土体面上的抗剪强度抵抗隆起作用，故安全系数KL可取得低一些，一般可采用KL≥1.2～1.3.所以抗隆起满足要求。

3.3基坑抗倾覆稳定性验算

抗倾覆崖验算是验算最下道锚杆（支撑）以下的主动，被动土压力绕最下道锚杆或支撑点的转到力矩是否平衡。抗倾覆稳定性可按照下式验算：KQ=MRC/MOC桩长范围内的所有土层参数的加权平均值如下：

图2基坑抗渗流管涌计算简图

作用在管涌范围内B上的全部渗透压力J为：J=γwhB

抵抗渗透压力的土体水中重量为：W=γ′DB

因为施工期间水位埋深0.50～1.00m，取hw=9m。

因此h≈hw/2=9/2=4.5mB=6/2=3m

J=γwhB=10×4.5×3=135

W=γ′DB=（20.4-10）×6×3=187.2

因为满足W>J，所以不会发生管涌；故基坑抗渗或抗管涌满足要求。

4总结

综上所述，深基坑工程施工是一项技术要求较高系统工程的问题，影响工程施工的因素比较多。因此，应根据基坑的工程概况和特点，选取合适的基坑支护体系方案，同时加强深基坑工程施工环节的监控力度，在保证基坑工程稳定性的前提条件下，更好地发挥出工程的综合效益。

参考文献

[1]马琳琳，浅谈基坑稳定性分析[J].山西建筑，2011年第08期

[2]何宇曹净马跃田林，狭长内承深基坑整体稳定性分析及优化设计[J].工业建筑，2012年S1期