擴(kuò)孔錨桿在軟土基坑中的應(yīng)用實(shí)例分析

王曾輝

（武夷學(xué)院 環(huán)境與建筑工程系，福建 武夷山 354300）

擴(kuò)孔錨桿在軟土基坑中的應(yīng)用實(shí)例分析

王曾輝

（武夷學(xué)院 環(huán)境與建筑工程系，福建 武夷山 354300）

為了表明擴(kuò)孔錨桿在軟土基坑工程中的應(yīng)用價值，文章對福建沿海地區(qū)的一個軟土基坑工程實(shí)例進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，擴(kuò)孔錨桿不僅顯著提高了其抗拉承載力，而且施工速度快，有利于基坑土方的開挖。因此，擴(kuò)孔錨桿在施工工期短或不適合布置內(nèi)支撐的基坑支護(hù)工程中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

錨桿；擴(kuò)孔；軟土基坑；應(yīng)用實(shí)例

1 引言

福建沿海地區(qū)具有較深的淤泥等軟弱土層，土層穩(wěn)定性較差，因此，在地下室施工過程中，對基坑側(cè)壁的支護(hù)顯得尤為重要，以往的工程經(jīng)驗(yàn)往往采用排樁+內(nèi)支撐的支護(hù)型式，該支護(hù)結(jié)構(gòu)雖然具有較高的穩(wěn)定性，但對于一些面積較大，形狀不規(guī)則的基坑來說，該支護(hù)型式，不僅施工速度慢，而且給地下室土方開挖及施工造成極大不便，在很大程度上拖延了整個施工工期。因此，是否能夠采用排樁+錨桿代替排樁+內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，成為眾多工程人員及學(xué)者研究的目標(biāo)。

錨桿作為一種常用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，抗拔力是保證基坑側(cè)壁穩(wěn)定的最為主要的技術(shù)參數(shù)。傳統(tǒng)錨桿抗拔力主要由土層摩阻力、錨固段直徑及錨固長度決定。在土層摩阻力較低，且錨桿長度受到限制的情況下，如果能夠擴(kuò)大錨桿錨固段的直徑，這樣就能提供較大的錨桿抗拔力。因此，提出了擴(kuò)孔錨桿這種新的結(jié)構(gòu)型式，并已成功應(yīng)用于工程實(shí)踐[1]。

所謂擴(kuò)孔錨桿，就是采用高壓噴射或機(jī)械擴(kuò)孔等方法，擴(kuò)大錨桿錨固段直徑，通過增大錨固體與土體的接觸面積，以及錨桿受拔時土體對擴(kuò)大體的支承作用，達(dá)到提高錨桿抗拔承載力的目的。本文以一個具體的工程應(yīng)用實(shí)例，簡要分析擴(kuò)孔錨桿在軟土基坑支護(hù)中的應(yīng)用。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程概況

某基坑位于福建寧德地區(qū)，為鄰江工程。項(xiàng)目基坑平面圖如圖1所示。基坑周長約1.2km，基坑挖深約為5m。該項(xiàng)目基坑范圍內(nèi)影響土層主要為雜填土1～2m，淤泥層15～18m，其下為卵石層，各土層參數(shù)如表1所示。

圖1 基坑總平面布置圖

表1 基坑支護(hù)范圍內(nèi)土體物理力學(xué)指標(biāo)

綜上所述，該基坑的特點(diǎn)為：

(1)基坑開挖面積大，基坑整體形狀呈不規(guī)則狀。

(2)基坑開挖影響范圍內(nèi)分布有很厚的淤泥層，為沿海地區(qū)典型的軟土基坑。

(3)基坑地下室邊線離用地紅線較近，放坡水平距離有限。

2.2 方案比選

該基坑范圍內(nèi)存在較厚軟土層，且地下室邊線離用地紅線較近，因此建議采用排樁+內(nèi)支撐或排樁+擴(kuò)孔錨桿的支護(hù)方式。

排樁+內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于基坑側(cè)壁位移較小，穩(wěn)定性較高；缺點(diǎn)在于內(nèi)支撐體系施工周期較長，且不利于基坑土方的開挖和地下室主體結(jié)構(gòu)施工。

排樁+擴(kuò)孔錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于施工周期較短，且有利于基坑土方的開挖及地下室主體結(jié)構(gòu)的施工；缺點(diǎn)在于擴(kuò)孔錨桿的剛度較低，基坑側(cè)壁位移較大。

兩種支護(hù)型式在工程造價方面相差不多，因此，綜合各方面因素考慮，最終采用排樁+擴(kuò)孔錨桿的支護(hù)型式。

2.3 工程計(jì)算

該基坑支護(hù)工程典型剖面如圖2所示。

圖2 基坑剖面圖

采用理正深基坑(F-SPW)軟件進(jìn)行剖面計(jì)算，計(jì)算可得錨桿所需抗拔力約為175kN，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，錨桿抗拔承載力Nu計(jì)算公式如下[2]：。

其中，γs為錨桿軸向受拉抗力分項(xiàng)系數(shù)；d、d1分別為非擴(kuò)孔與擴(kuò)孔錨固體直徑；qsik、qsjk分別為土體與錨固體的極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值；li、lj分別為非擴(kuò)孔與擴(kuò)孔段錨固體長度；ck為擴(kuò)孔部分土體粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值。

當(dāng)錨桿擴(kuò)孔直徑為500mm時，根據(jù)公式可求得錨桿抗拔承載力大于錨桿所受拉力，所以計(jì)算結(jié)果符合要求。

2.4 擴(kuò)孔錨桿受力機(jī)理分析

該基坑支護(hù)工程成功的關(guān)鍵在于錨桿的抗拔力是否能夠達(dá)到要求。普通摩擦型錨桿的抗拔力主要由錨固體與周圍土體的摩阻力決定；而該工程中，擴(kuò)孔錨桿的抗拔力組成，除了錨桿擴(kuò)大頭部分與周圍土體的摩阻力以外，還包括了土體對擴(kuò)大頭端部的支承作用，因此錨桿的抗拔承載力較普通摩擦型錨桿有較大提高[3]。

3 錨桿抗拔承載力驗(yàn)收試驗(yàn)

在該基坑錨桿施工完成后，選取11根錨桿進(jìn)行了抗拔承載力驗(yàn)收試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示：

由表2可得，錨桿抗拔承載力均符合設(shè)計(jì)要求。也表明了，在淤泥中進(jìn)行錨桿擴(kuò)孔施工是完全可行的。

表2 錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)果

4 本基坑工程支護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)問題

(1)必須保證錨桿擴(kuò)孔的順利完成，這是保證錨桿抗拔力的關(guān)鍵所在。目前，常用的擴(kuò)孔方法有高壓噴射法及機(jī)械擴(kuò)孔法等。

(2)由于錨桿擴(kuò)大頭部分與周圍土體間提供了較大的摩阻力，因此，必須保證錨桿體自身具有足夠的強(qiáng)度，避免桿體破壞[4]。

(3)錨桿錨固段需具有一定的長度，防止桿體與注漿體之間的握裹力破壞，使桿體從注漿體中拔出。但錨固段也不宜過長，研究表明，錨固段過長將無法充分發(fā)揮出應(yīng)有的摩阻力。

(4)根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，淤泥層越往下，土層參數(shù)會越好，因此，在該工程中，適當(dāng)增大錨桿的傾角至30°。

(5)在基坑陰角部位，為防止錨桿間的交叉影響，相鄰一定距離內(nèi)的錨桿傾角應(yīng)上下錯開。

5 結(jié)語

(1)擴(kuò)孔錨桿的施工周期短，有利于基坑土方開挖及地下室主體結(jié)構(gòu)施工，適用于施工工期較短或不利于內(nèi)支撐布置的基坑支護(hù)項(xiàng)目。

(2)擴(kuò)孔錨桿克服了普通錨桿在軟土中抗拔力不高的弱點(diǎn)，在今后軟土基坑工程支護(hù)中，將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

(3)擴(kuò)孔錨桿成功應(yīng)用的關(guān)鍵在于錨桿擴(kuò)大頭部分的實(shí)現(xiàn)，因此需根據(jù)不同的土層，選擇合適的施工工藝進(jìn)行擴(kuò)孔。

(4)工程監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，采用擴(kuò)孔錨桿進(jìn)行支護(hù)的基坑側(cè)壁位移較大，這是今后要解決的關(guān)鍵問題。

[1]曾慶義，楊曉陽，楊昌亞.擴(kuò)大頭錨桿的力學(xué)機(jī)制和計(jì)算方法[J].巖土力學(xué)，2010,31(5):1359-1366.

[2]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999:19-22.

[3]邵孟新，曾慶義.高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿的設(shè)計(jì)與施工[J].建筑監(jiān)督檢測與造價，2008,1(11):55-60.

[4]夏柏如，王貴和，方銘東.端頭擴(kuò)大型土層錨桿技術(shù)[J].地質(zhì)與勘探，1997,33(3):53-55.

[5]李端華，譚輝.擴(kuò)大頭土層錨桿在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，1997,9(3):23-33.

Application Exam p le Analysis on Broaching Anchor Rod in Soft Soil Foundation Pit

WANG Zenhui

（Department of Environmental and Architectural Engineering，Wuyi University，Wuyishan，F(xiàn)ujian 354300）

In order to show the value of the broaching anchor rod in the soft soil foundation pit,The article has carried on the analysis to a Fujian coastal area soft soil foundation pit example.The results show that the broaching anchor rod is not only significantly improve its tension strength,and faster construction,helping earth excavation.Therefore,the broaching anchor rod in the soft soil foundation pit construction which has short construction period,or is not suitable for placement support projecthas a very broad application prospects.

anchor rod;broaching;the soft soil foundation pit;application example

TU471.8

A

1674－2109(2012)01－0076－03

2012－02－20

王曾輝（1983－），男，漢族，工程師，碩士，主要研究方向：建筑結(jié)構(gòu)及巖土工程。