上软下硬结构基坑支护设计探讨

以某桥梁基础工程为例，重点介绍了基坑支护方案在上软下硬结构中的运用，对上部土层吊脚桩与下部岩石边坡进行了计算分析。通过计算结果得知，该设计方案满足上软下硬结构基坑支护施工要求，可保证施工质量和安全。

1基坑支护技术的特点

1.1基坑深度越来越大

现阶段，基坑工程对于增加我国城市空间的利用率、促进城市的管理与经济发展具有非常重要的现实意义。部分基坑的深度已经达到了数十米。根据目前地下工程的发展趋势，今后的工程中基坑的深度还会越来越大。

1.2施工条件越来越复杂

当前，施工建设面临的环境越来越复杂，特别是基坑支护工程，其施工条件尤其复杂。基坑挖掘常常会对周边建筑的安全性和稳定性产生影响，甚至可能带来严重的安全隐患。在开展道路基坑支护作业时，管道的铺设也是一个难题。一些年代久远的建筑的安全性和稳定性会受到管道铺设的影响。此外，开展基坑支护作业会对作业地区及其周围地区的地质环境造成严重破坏，特别是当支护工作没有很好地完成或者是受到外界环境因素的干扰使得支护工程没有起到应有的保护作用时，会直接损害道路周边建筑物的稳定性，容易引发安全事故。安全事故的发生还会带来一系列连锁反应，比如人员的伤亡、工期的延误、发生工程纠纷、增加施工成本等，会给施工单位以及整个社会带来沉重压力。因此，为保障工程施工安全，本文结合工程实例，对上软下硬结构的基坑支护设计进行了介绍和分析。

2工程概况

某桥梁明挖扩大基础，处于深基坑中，基坑范围内上覆地层主要为素填土层、粉质黏土层，局部含碎石土层，下伏基岩为中风化石灰岩层，局部含中风化破碎层。各岩土层物理力学参数详见表1。地下水主要为上层滞水和裂隙岩溶水，在基坑钻探深度范围内地下水为上层滞水，无稳定地下水位，主要为雨水下渗补给，并且上层滞水因受分布位置及构造、地形、埋藏条件、季节等的影响较大，岩溶水位埋深一般大于100m，年变化幅度为4～10m。

3基坑支护方案

基坑施工范围内地层条件较为简单，各层岩土分布不均，中风化岩面南高北低，变化较大，位于地下10～16.8m，为上软下硬二元地层。经分析，该地下水位在底板以下，因此无需考虑基坑内止水措施，支护形式可采用钻孔桩。钻孔桩成孔难度大，施工周期长，通过参考国内类似的工程实例，综合分析工期、经济等因素，最终确定该基坑以中风化石灰岩岩面作为支护形式，即可考虑采用“吊脚桩+锚索+岩层放坡喷锚”体系进行计算分析。支护参数为：支护桩采用800mm桩径灌注桩，桩距1.2m，桩入岩深度3m；预应力锚索采用3Φ15.2钢绞线，坡顶平台处预留1.5m距离，采用“锁脚腰梁+预应力锚索”的锁脚支护方案；下层岩层采用1∶0.1的坡度开挖，喷锚支护，锚杆长5m，间距为2m×3m，梅花型布置。

4围护结构计算

由于该基坑具有上下不同的地层条件，为典型的上软下硬二元地层，针对“吊脚桩+锚索+岩层放坡喷锚”体系，采用的方法是以钻孔桩入岩面作为分界面各自独立计算；也可使用放坡平台以上“吊脚桩+锚索”，采用弹性支点法进行计算分析；而对于平台以下岩层放坡喷锚，要进行平面滑动稳定性分析，采用极限平衡法计算岩体的稳定性，在计算时，要将岩质边坡结构面倾角范围内的全部荷载作为超载作用于岩质边坡。4.1上部土层吊脚桩计算计算基坑深度取11.79m，采用“钻孔桩+锚索”的支护形式，共设5道锚索。计算时考虑最不利工况，假定桩入岩深度为0（软件输入0.05m），锁脚锚索在开挖至桩底处施加，采用理正岩土计算软件进行计算分析。如图1所示，经计算可知基坑最大水平位移为8.9mm，基坑侧面最大沉降为10mm，满足变形控制要求。4.2下部岩石边坡计算放坡平台以下边坡高度为8.95m，对基坑下部岩层边坡进行简单平面滑动稳定性分析，并采用理正岩土计算软件与极限平衡法计算岩体的稳定性。计算简图见图2．从计算结果可知，总下滑力为961.6kN，总抗滑力为1311.9kN，安全系数为1.364，满足设计要求。

5结语

对于上软下硬二元地层，采用吊脚桩支护体系，可充分利用岩层的自稳能力，有效控制施工工期和造价。但鉴于岩土结构的复杂性，加之目前岩土工程设计理论、规范、实践尚未成熟，因此本设计通过对该基坑上、下两种地层分别计算，考虑吊脚桩最不利的工况，入岩深度为0，基坑最大水平位移、侧面最大沉降在控制限制内，计算结果安全，由此可以作为设计依据。此工程基坑设计重点是土岩结合面处理。设计中利用放坡平台处预留1.5m距离，采用锁脚腰梁+预应力锚索稳定吊脚桩桩脚的方式，可认为吊脚桩下部进入稳定的岩层中。但设计中未考虑爆破开挖、机械钻孔等诸多不可控因素对放坡平台完整性的影响和强度的破坏，因此施工时需要注意把控质量，同时需要做好监测数据统计，以为设计提供数据支持，并为有效完善支护方案做好准备。