預應力錨索在深基坑工程中的應用

王冰冰

(上海強勁地基工程股份有限公司，上海 200235)

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市化步伐的加快，城市中用地愈發(fā)緊張，建筑基坑的開挖深度也隨之加深，對于深基坑支護有圍護樁+鋼筋混凝土支撐、鋼支撐、常規(guī)錨桿、預應力錨索等支護形式，其中圍護樁+預應力錨索以其具有基坑內(nèi)無支撐，開挖操作面大，施工工期短的優(yōu)點被越來越多的深基坑支護工程所采用。現(xiàn)以張家港某基坑為例，分析了預應力錨索在深基坑工程中的應用。

1 預應力錨索簡介

1.1 預應力錨索的組成

預應力錨索一般由錨頭、自由段以及錨固段三部分組成。

1.2 預應力錨索的優(yōu)點

1)與排樁形成共同空間受力體系，無需內(nèi)支撐。

2)施工操作面大，便于土方開挖。

3)可施加預應力，有利于控制變形。

4)成孔時采用高壓旋噴樁對孔周圍土體加固，成孔直徑可達500 mm以上，可提高較高的錨固力，且不易產(chǎn)生漏水和流砂等現(xiàn)象。

5)采用特殊的掩護式施工工藝，能將止水帷幕后的土、砂和水封堵在孔內(nèi)，不會引起上覆地層的沉陷。

2 工程實例

2.1 工程概況

本項目以3層～7層商業(yè)中心為建筑主體，并在南側(cè)規(guī)劃出甲級寫字樓(21層)和SOHO辦公樓(22層)，項目總面積達260 000 m2。設3層地下室，開挖深度達到15.65 m。根據(jù)周邊環(huán)境、基坑開挖深度，本基坑可確定為一級基坑。

2.2 工程地質(zhì)條件

經(jīng)巖土工程詳細勘察，在勘探孔控制區(qū)域內(nèi)和深度范圍內(nèi)，主要分布為第四系晚更新統(tǒng)(Q3)沉積物，僅埋深13.0 m內(nèi)，部分地段分布(暗浜區(qū))第四系全新統(tǒng)(Q4)沉積物，場地土層總體分布均勻、穩(wěn)定。

根據(jù)勘察報告，基坑影響范圍內(nèi)的各土層的物理性指標見表1。

根據(jù)勘探揭示的地層結(jié)構(gòu)，勘察深度內(nèi)場地地下水可分為上層滯水和孔隙承壓水。上層滯水:含水層由人工填土層和飽和軟土層組成，賦存于第①層～第③層土中。第①層雜填土由磚塊、碎石、混凝土塊等粗顆粒與粉質(zhì)粘土混填，密度小，孔隙大，有利于地下水的儲存和滲透，透水性較好，尤其雨季，含水量較豐富，第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土局部分布，呈飽和狀態(tài)，但給水度較差。本層水位受季節(jié)性和天氣變化密切相關，并隨地形起伏和填土的厚度有所變化。勘察深度范圍內(nèi)主要分布三層承壓水，自淺而深分別為:

1)賦存于第④-2層～第⑤-1層土中的微承壓水，隔水頂板為第④-1層粉質(zhì)粘土，地下水主要賦存于粉土夾層中，水量較貧乏，與周圍水系交替較弱，為弱透水層，承壓水頭在2.0 m左右，因本工程基礎埋深較深，本層地下水對基礎設計，施工，基坑開挖有較大影響;

2)賦存于第⑥層～第⑧層中的承壓水，承壓含水層埋藏較深，厚度較大，富水性較好，對預制樁基設計及施工無大的不利影響;

3)賦存于第○10層中的承壓水，承壓含水層埋藏較深，厚度較大，富水性及透水性均較好，主要受地下水的越流補給。

表1 巖土的物理力學性質(zhì)指標

2.3 基坑圍護形式

2.3.1 基坑豎向圍護

豎向圍護采用φ1 000@1 250鉆孔灌注樁，止水帷幕采用φ850@1 200三軸攪拌樁。

2.3.2 基坑水平向圍護

基坑采用5道預應力錨索進行圍護。

2.4 基坑土壓力計算

2.4.1 計算條件和內(nèi)容

根據(jù)規(guī)范要求，對基坑進行剖面計算，其中主要包括:基坑位移、土反力和各項穩(wěn)定性的計算，本工程采用理正深基坑6.5進行驗算。

地面超載按規(guī)范進行取值，周邊無建筑物或場堆處，取20 kPa，地下水位按地表下0.5 m。

2.4.2 計算結(jié)果

基坑剖面計算結(jié)果見圖1，表2～表4。

2.4.3 結(jié)果分析

1)根據(jù)圖1及表2～表4中的計算結(jié)果，結(jié)合行業(yè)標準JGJ 120-2012建筑基坑支護技術規(guī)范，本基坑剖面各計算結(jié)果滿足規(guī)范要求。

2)根據(jù)土層分布情況，錨索的角度分別為 20°，20°，15°，15°，15°，以使錨索的錨固段進入較好的土層中。

圖1 基坑剖面軟件計算結(jié)果

表2 基坑剖面各項穩(wěn)定性計算結(jié)果

表3 錨索相關計算結(jié)果

表4 灌注樁配筋驗算

2.5 監(jiān)測結(jié)果分析

在基坑施工過程中為確保支護結(jié)構(gòu)的安全，隨時掌握基坑的位移情況，在基坑周邊布置了深層水平位移監(jiān)測點，以下為基坑開挖到坑底后的深層水平位移監(jiān)測曲線(見圖2)。

從圖2中看出，在距離坑底3 m處位移較大(位移約為35 mm)，也就是俗稱的“鼓肚子”，符合有支撐基坑開挖的一般規(guī)律，也與理論計算的結(jié)果相似，且沒有超過報警值，基坑是安全的;在有預應力錨索處，基坑的位移較小，說明該支護形式能夠提供足夠的錨固力。

圖2 水平位移監(jiān)測結(jié)果

3 結(jié)語

1)預應力錨索適用于深基坑的圍護。

2)預應力錨索能夠提供無支撐的開挖空間，有效縮短施工工期。

［1］JGJ 120-2012，建筑基坑支護技術規(guī)程［S］.

［2］CECS 22∶2005，巖土錨桿(索)技術規(guī)程［S］.

［3］GB 50497-2009，建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范［S］.

［4］《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊［M］.第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［5］龔曉南.深基坑工程設計施工手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［6］楊俊偉.深基坑工程中的變形問題研究［M］.南京：東南大學出版社，1999.

［7］王衛(wèi)東.基坑工程手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.