樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑中的應(yīng)用分析

許貴生 柳 茵

(通遼市交通工程局，內(nèi)蒙古通遼 028000)

0 引言

隨著城市建設(shè)的逐步發(fā)展，城市用地越來越緊張，因此，基坑的深度越挖越深，以滿足或緩解用地的緊張，但是進(jìn)而帶來的是基坑支護(hù)的難度增加。目前，樁錨加上止水帷幕的聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)也應(yīng)運(yùn)而生，而且快速發(fā)展，已逐步發(fā)展的越來越完善，越來越成熟。在深基坑支護(hù)類型中，樁錨［2］支護(hù)已在工程中得到了廣泛應(yīng)用，但樁錨的作用機(jī)理及設(shè)計(jì)方法還要有所改進(jìn)，理論滯后于實(shí)踐［3］。目前，王立明等人研究了考慮豎向土拱的樁錨與土釘?shù)穆?lián)合支護(hù)，推導(dǎo)出了土拱是位于錨桿和坑底之間的半個橢圓;橢圓的長軸在豎向，長短軸之比取決于錨桿的相對位置和土層的參數(shù);同時研究了在樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)中如何設(shè)置土釘?shù)膯栴}。陳肇元、王遠(yuǎn)祥等人指出，在樁錨與土釘墻聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方面，兩種支護(hù)受力模型不同，因此，如何建立其計(jì)算模型還有待進(jìn)一步完善。

1 工程概況

1)工程簡介。擬建建筑位于太原市中心地帶，擬建1幢32層住宅樓以及一幢3層商場，基坑總長92 m，寬約77．2 m，基坑周邊環(huán)境較為復(fù)雜，最近建筑物距基坑邊緣為10 m，基坑深度最深處達(dá)到14 m，因此綜合考慮基坑安全等級確定為Ⅰ級。擬建場地地形北高南低，勘察期間各鉆孔孔口標(biāo)高介于780．72 m～783．40 m之間，最大高差2．68 m，場地所處地貌單元為汾河?xùn)|岸Ⅰ級階地。

2)地基土構(gòu)成及巖性特征。根據(jù)野外鉆探、原位測試、室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，場地地基土自上而下依巖性將其劃分為13層，文中只列出在支護(hù)樁范圍內(nèi)的土層，現(xiàn)依層序分別敘述如下:

第①層:人工填土(Q2ml4)按其物質(zhì)組成不同分為兩個亞層敘述如下:雜填土(Q2ml4)雜色，主要以磚塊、灰渣等建筑垃圾為主。該層物質(zhì)成分雜亂，結(jié)構(gòu)松散，均勻性差，厚度為1．67 m。素填土(Q2ml4)雜色，以粉土、粉砂為主，含煤屑、磚屑、植物根系等，厚度為3．26 m。第②層:細(xì)砂(Q1al+pl4)褐黃色，含云母、石英、長石等，稍濕～濕，稍密狀態(tài)，顆粒級配不良，厚度為1．36 m。第③層:粉質(zhì)粘土(Q1al+pl4)褐黃色，含云母、氧化物等，可塑狀態(tài)，夾粉土透鏡體或薄層，稍有光滑，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性中等，呈中等壓縮性，厚度為6．06 m。第④層:細(xì)砂(Q1al+pl4)褐灰色，含云母、石英、長石等，飽和，中密～密實(shí)狀態(tài)，顆粒級配不良，厚度為2．27 m。第⑤層:粉土(Q1al+pl4)褐黃色，含云母、煤屑、氧化物等，夾粉質(zhì)粘土透鏡體，濕，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性低，呈中等壓縮性，厚度為8．12 m。第⑥層:細(xì)中砂(Qal+pl3)褐灰色，含云母、石英、長石等，夾粉質(zhì)粘土透鏡體或薄層，該層底部多夾有大量礫石，飽和，密實(shí)狀態(tài)，顆粒級配不良，厚度為12．15 m。其中，土層的相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 地基土抗剪強(qiáng)度分層指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

3)場地水文地質(zhì)條件。本次勘探揭露場地首層地下水類型為潛水，主要由地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給。勘察期間實(shí)測混合穩(wěn)定水位埋深介于5．02 m～8．23 m之間，穩(wěn)定水位標(biāo)高介于774．80 m～775．70 m之間。勘察期間為豐水期，地下水位季節(jié)性變化幅度約1．0 m。

2 工程基坑支護(hù)方案及施工工藝

擬建建筑物的開挖深度達(dá)到14 m深，由以上圖層可以看出，開挖范圍內(nèi)主要為雜填土、素填土和細(xì)砂、粉質(zhì)粘土，加上支護(hù)樁范圍內(nèi)的土層為細(xì)砂、粉土、中砂。而工程的地下水位處于細(xì)砂和粉質(zhì)粘土層范圍內(nèi)，基坑的支護(hù)方案采用支護(hù)樁+錨索進(jìn)行基坑支護(hù)，對于基坑的降水，除了要采用井點(diǎn)降水之外，同時采用三軸攪拌樁進(jìn)行止水。

取設(shè)計(jì)中的一個代表性剖面對樁錨+攪拌樁止水帷幕進(jìn)行分析，見圖1。

圖1 剖面圖

1)基坑降水方案。考慮到場地的地下水水位位于基底以上，可考慮采用管井法進(jìn)行降水。降水井布置在距基坑邊5 m～7 m處，位置的布置要避開相應(yīng)的上部結(jié)構(gòu)的相關(guān)梁柱結(jié)構(gòu)。降水井的孔徑為0．7 m，內(nèi)部采用直徑為0．4 m的濾水管，內(nèi)部放置潔凈的礫砂(D=3 mm～5 mm)，不均勻系數(shù)小于2的濾料。降水井的最底部3 m設(shè)置不透水的沉砂管，另外電梯井附近布置降水井要相應(yīng)的加深3 m～5 m;降水工程應(yīng)該在開始開挖之前進(jìn)行，直至地下水位降至挖土面以下0．5 m～1．0 m之后再進(jìn)行開挖，以便挖土工作的順利進(jìn)行。

2)基坑支護(hù)方案。第一步，從地面開始到止水帷幕樁頂?shù)?．5 m按照1∶0．5進(jìn)行放坡，設(shè)置2道6 m長的土釘進(jìn)行加固，土釘采用φ22螺紋鋼。第一道土釘距地面1．5 m，土釘之間豎向間距1．2m，水平間距也為1．2m，并對土坡進(jìn)行混凝土噴面，厚度為100 mm，采用C20的細(xì)石混凝土，內(nèi)部設(shè)置了φ6．5@200×200單層雙向鋼筋網(wǎng)片。土釘注漿采用42．5普通硅酸鹽水泥，注漿量每延米不小于25 kg，水灰比0．4 ～0．5。

第二步，開挖至－3．5 m開始進(jìn)行水泥土攪拌樁的施工。采用單排三軸深層水泥攪拌樁，樁徑為850 mm，樁間距600 mm，樁頂標(biāo)高 －3．5 m，樁底標(biāo)高 －24 m，總樁長 20．5 m，采用 P．O42．5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比為被加固土重量(土重)的20%，單樁水泥用量約200 kg/m，水灰比為1．2～1．5，全長復(fù)攪。在水泥土攪拌樁樁頂－3．5 m到支護(hù)灌注樁樁頂－6．0 m之間設(shè)置兩道土釘，長度、材料、間距等與第一步中土釘一樣。

第三步，灌注樁及錨索的施工。從－6．000 m開始樁錨支護(hù)的施工，灌注樁樁徑900 mm，樁間距1．20 m，樁長17．2 m嵌固10 m，灌注樁主筋均采用HRB400級鋼筋，箍筋采用HPB300級、加強(qiáng)筋采用HRB335級鋼筋。錨索部位冠梁采用1 m×1 m，箍筋采用HRB335級、拉筋采用HPB300級，主筋連接采用焊接，焊接長度為10d，箍筋和拉筋與主筋之間綁扎或點(diǎn)焊，冠梁與灌注樁必須剛接。主筋采用HRB400級鋼筋，而錨索采用的是4束φsj15．2鋼絞線，1860級的拉力分散型錨索，注漿材料采用P．O42．5普通硅酸鹽純水泥，水灰比為0．4～0．5。在－6．4 m，－10 m的位置分別設(shè)置兩道錨索，錨索的水平間距為1．2 m，自由段依次為10 m，8 m，總長依次為26 m，22 m。錨索與水平方向夾角均為15°。在－10．0 m處的錨索設(shè)置了腰梁。腰梁的詳圖見圖2。

圖2 腰梁及錨索的錨具圖

3)基坑支護(hù)的相關(guān)施工工藝。a．灌注樁施工時樁內(nèi)主筋采用搭接焊進(jìn)行連接，與螺旋箍筋采用綁扎連接，加強(qiáng)箍筋與主筋之間必須點(diǎn)焊，點(diǎn)焊率50%以上，主筋要沿樁身均勻布置，并盡量減少鋼筋接頭;主筋間距、鋼筋籠直徑、箍筋間距、鋼筋籠長度允許偏差分別為±10 mm，±10 mm，±20 mm，±100 mm;樁間土用100厚C20細(xì)石混凝土噴面，內(nèi)設(shè)φ6．5@200×200的鋼筋網(wǎng)，掛網(wǎng)要和灌注樁應(yīng)可靠連接。b．為了確保基坑的穩(wěn)定，錨索采用二次注漿工藝，二次高壓注漿的注漿壓力控制在2．5 MPa～5．0 MPa，注漿材料為水灰比0．45～0．55的水泥漿。注漿完成之后，養(yǎng)護(hù)至注漿體強(qiáng)度達(dá)到15 MPa以上之后再進(jìn)行錨索的張拉鎖定。錨索的張拉鎖定力為0．7倍的承載力設(shè)計(jì)值。c．?dāng)嚢铇妒┕r要保證樁位偏差小于20 mm，垂直度偏差小于0．4%，樁樁搭接處不滲漏;相鄰的樁施工間隔最長不超過24 h以保證樁樁之間的良好連接。帷幕的施工閉合處采取高壓旋噴進(jìn)行冷縫處理，消除搭接溝縫，保證最終不滲漏。d．土方開挖。土方開挖按設(shè)計(jì)要求，有計(jì)劃有步驟的進(jìn)行，不準(zhǔn)隨意開挖。施工單位應(yīng)按設(shè)計(jì)要求做出具體的挖土方案;土方開挖順序方法必須與設(shè)計(jì)相一致，應(yīng)先中間，后周邊，先主樓，后裙樓，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。土釘墻部分嚴(yán)格按照開挖一層土，施工一層土釘?shù)脑瓌t施工，上一層土釘強(qiáng)度達(dá)到70%方可開挖下一層土，嚴(yán)禁超挖。

3 基坑施工的相關(guān)監(jiān)測

各項(xiàng)監(jiān)測項(xiàng)目在基坑支護(hù)施工前應(yīng)測得穩(wěn)定的初始值，且不少于2次。基坑監(jiān)測完成時間為回填到標(biāo)高±0．00，從基坑開挖到底面后到基坑回填到標(biāo)高±0．00這段時間的觀測間隔時間為7 d～15 d，遇到特殊情況應(yīng)該縮短間隔時間，加密監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)沿基坑周邊進(jìn)行布置，尤其是有建筑物的地方，監(jiān)測點(diǎn)的間距不宜大于20 m。基坑每側(cè)的監(jiān)測點(diǎn)不得少于3個，即基坑每邊至少要在兩個角點(diǎn)及中心處各布置一個監(jiān)測點(diǎn)，以便更好的及時的對基坑的變形進(jìn)行預(yù)估。

基坑監(jiān)測的相關(guān)允許及警報值見表2。

表2 監(jiān)測數(shù)值表 mm

4 結(jié)語

嚴(yán)格按照基坑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，并進(jìn)行了嚴(yán)格的相關(guān)項(xiàng)目監(jiān)測，以及施工過程的有效管理和對施工質(zhì)量的嚴(yán)格把關(guān)，工程已經(jīng)竣工，整個的施工效果非常好，基坑周邊的土體及建筑物的變形都控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，充分體現(xiàn)了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的可行性、安全性及相對的經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)槠渲猩婕暗礁邏盒龂姌兑约板^索的二次注漿等一些較新的工藝的實(shí)施，在施工之前應(yīng)該做好線管的施工方案及材料機(jī)械的準(zhǔn)備等等，并在施工過程中，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，及時做好設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方等與施工方之間的協(xié)調(diào)與合作，保證整個項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

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