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摘 要:多地政府部门要求在基坑支护设计好施工过程中支护结构不得超过用地红线，尤其是锚杆（索），致使桩锚和复合土钉墙等支护形式无法使用，单纯的重力式水泥土墙也无法满足基坑抗倾覆的要求。本文提出的重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆是一种既安全可靠又经济实用的支护形式，并用工程实例进行了分析。
关键词:重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆；支护结构不得超过用地红线；安全可靠；经济实用
1 前言
伴随着城市建设的快速发展，地下空间的利用越来越多，相应地相邻地下空间在开发过程中也出现各种各样的问题，为此，多地政府部门要求在基坑设计和施工过程中支护结构不得超过用地红线，尤其是锚杆（索），这对基坑支护设计也提出了更高的要求。常规的桩锚支护结构和复合土钉墙无法使用，桩撑支护结构对地下室的施工影响又较大，双排桩的造价又较高，很多业主不愿意使用。本文针对以上情况提出了一种重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆的新型支护形式。
2 重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆的受力机理
2.1 重力式水泥土墙的破坏形式
重力式水泥土墙的破坏形式主要包含以下几类：整体倾覆、整体滑移、沿墙体以外土中某一滑动面整体滑动、墙下地基承载力不足而使墙体下沉并伴随基坑隆起、墙身材料的应力超过抗拉抗压或抗剪强度而使墙体断裂、地下水渗流造成的土体渗流破坏。
2.1 重力式水泥土墙的局限性
在重力式水泥土墙的设计过程中，通常以嵌固深度来控制土体整体稳定性和基坑隆起稳定性，以嵌固深度和墙宽来控制墙的倾覆稳定性和滑移稳定性。但是有时候受基坑周边环境条件的影响，基坑边线距离用地红线较近，而支护结构又不允许出红线，重力式挡墙的宽度仅能满足抗滑移稳定性的要求，但是其抗倾覆稳定性和墙身材料的抗拉或抗压却满足不了规范的要求。本文在不增加水泥土墙的宽度的前提下，通过增加竖向抗倾覆锚杆来确保其抗倾覆稳定性能满足规范要求，通过增加钢管来确保墙身材料的抗拉或抗压强度能够满足规范要求。
2.3 重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆的受力机理
重力式水泥土墙主要靠水泥土墙自身的重力和嵌固段土体的被动土压力来抵抗基坑外侧土体主动土压力产生的倾覆力。其抗倾覆稳定性按下式计算：
式中：Kov--抗倾覆安全系数，其值不应小于1.3
Eak、Epk--分别为水泥土墙上的主动土压力、被动土压力（kN/m）
G--水泥土墙的自重（kN/m）
B--水泥土墙底面宽度（m）
Um--水泥土墙底面上的水压力（kPa）
aa--水泥土墙外侧主动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离（m）
ap--水泥土墙内侧被动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离（m）
aG--水泥土墙自重与墙底水压力合力作用点至墙趾的竖向距离（m）
而由于受用地红线的影响，重力式水泥土墙不能超出用地红线，水泥土墙的宽度无法满足抗倾覆稳定性要求时，可通过增加竖向抗倾覆锚杆解决。此时，其抗倾覆稳定性按下式计算：
式中：Tk--抗倾覆锚杆竖向抗拔力（kN）
r--水泥土墙最外排搅拌桩半径（m）
3 某项目实例应用与分析
3.1 项目概况
某项目基坑开挖深度6.3m，基坑边线距离用地红线仅3.4m，用地红线以外需回填1.2高作为临时施工道路。基坑设计深度按7.5m考虑。按当地规定支护结构不能出用地红线。
该项目土层条件自上而下为：填土层（γ=17.5kPa，C=12kPa，Φ=17°）、淤泥质土层（γ=16.0kPa，C=6kPa，Φ=6°）、粉质粘土层（γ=19.3kPa，C=25kPa，Φ=22°）、细沙层（γ=19kPa，C=0kPa，Φ=21°）、残积土层（γ=19.5kPa，C=29kPa，Φ=22°）、强风化灰岩和中风化灰岩。局部区段有溶洞。
3.2 设计方案选型
该项目为设计施工一体化，设计方案是否优化是该项目能否中标的关键。经过分析周边环境和地层条件，通过综合比较，该项目部分剖面采用了重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆的支护形式，本文选取H2区支护剖面（图1）进行分析。
首先确定水泥土墙能够施工的最大宽度B为3.4m，然后根据整体稳定性验算，确定其嵌固深度D为4.5m。经验算在不增加竖向抗倾覆锚杆前，其抗滑移稳定性和墙身抗压或抗拉均能满足规范要求，仅抗倾覆稳定性无法达到规范要求。
经计算，Epk=752.86kN/m，ap=1.98m，G-UmB=562.55kN/m，aG=1.7m，Eak=781.9kN/m，aa=3.35m，假设锚杆极限抗拔承载
力标准值力为Tk，间距为1.0米，安全系数取1.3，该剖面抗倾覆锚杆力矩为3.1米，则：
为了验证该支护形式的实施效果，在该剖面外侧搅拌桩内布设了深层水平位移监测点。图2为基坑开挖到底后一周的深层水平位移监测数据，图3为理论计算位移值。监测结果显示，深层水平位移最大值为20.8mm，与理论计算值非常接近。
4 结语
受用地红线的限制，有些基坑无法采用桩锚和复合土钉墙等支护形式，采用双排桩造价较高，采用桩撑对地下室影响较大，本文提出了重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆的支护形式，并通过理论分析和工程实例进行分析和验证。
1.重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆在基坑深度不大于8.0m的前提下是一种安全可靠的支护形式。
2.在同等条件下，采用重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆，相比较其他支护形式可以有效节约造价。
3.重力式水泥土墙+竖向抗倾覆锚杆为在周边条件受限的条件下提供了一种新型支护模式。
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论文作者:童赞文
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/13
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