雙排樁+錨桿支護在緊鄰既有高層建筑基坑中的應用

謝榮昌　紀凡季　張懷文

摘要：緊鄰既有高層建筑的深基坑支護工程的設計與施工，既要保證支護結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，又要控制既有建筑及周圍土體的變形。文章結(jié)合具體工程實例分析了實際監(jiān)測數(shù)據(jù)，證明了雙排樁樁錨支護體系在此類緊鄰既有高層建筑深基坑支護工程中的適用性，為同類工程的方案設計與施工提供參考。

關鍵詞： 雙排樁；錨桿支護；既有建筑；基坑支護；高層建筑；支護結(jié)構(gòu) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU463 文章編號：1009-2374（2015）01-0063-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0032

目前，在我國大中型城市，基坑支護面臨的問題越來越多，基坑支護形式也隨之越來越多樣化，其中一個重要的原因就是基坑四周已建或在建高大建筑物密集或緊靠重要市政設施。做好一個項目不但要確保本身基坑穩(wěn)定，更要保證周邊既有建筑的安全和正常使用。這一日趨突出的問題給支護設計和施工帶來了很多困難，巖土工程師們一直在摸索各種既可以保證周邊建筑安全和正常使用，又能夠盡量經(jīng)濟、合理的支護選型方案。

雙排樁支護目前已經(jīng)廣泛應用于變形控制較高的基坑支護工程中，雙排樁通過剛性連梁將平行的兩排樁進行連接，側(cè)向剛度較高，具有控制變形能力強和施工工藝相對簡單的特點，避免了大面積基坑設置內(nèi)支撐造價高、工期慢、施工難度大的缺點。而樁錨支護體系由于其安全系數(shù)較高，已經(jīng)從20世紀90年代開始廣泛應用于深基坑支護工程中。雙排樁+錨桿支護體系結(jié)合了以上兩個優(yōu)點，在解決既要保證緊鄰既有高層建筑的基坑支護結(jié)構(gòu)的整體安全穩(wěn)定，又要嚴格控制既有建筑的變形問題上具有很好的適用性。本文通過一個緊鄰既有高層建筑基坑采用雙排樁樁錨支護體系的工程實例，對基坑支護結(jié)構(gòu)和既有高層建構(gòu)筑物的監(jiān)測結(jié)果進行統(tǒng)計分析，進一步對其適用性進行了論證。

1 工程實例

1.1 工程概況

擬建主樓為地上13～16層，地下4層，筏形基礎。擬建工程基坑東南角位置處距離基坑上口線約6.0m為一既有高層建筑，其地上21層，地下2層，地下室基礎整體埋深約8.0m，北側(cè)地下室底板外挑長度1.50m，西側(cè)局部地下室基礎埋深為10.0m。擬建基坑深度為16.5m，比既有建筑基礎深6.5～8.5m。

1.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

擬建場地地貌上屬于永定河沖洪積扇的中上部，地形比較平坦。

基坑支護涉及土層物理力學參數(shù)如表1所示：

表1 基坑支護涉及土層物理力學參數(shù)統(tǒng)計表

土層類型 層厚（m） 重度（kN/m3） 粘聚力（kPa） 內(nèi)摩擦角（°）

素填土 2.78 18.9 10 10

粘質(zhì)粉土 2.75 20.1 15 22

粉質(zhì)粘土 2.5 20.2 30.6 15.9

粉質(zhì)粘土 5.7 20.2 15 25

粘土 4.9 18.9 48.5 8.5

中砂 2.7 20.0 0 34

卵石 10.5 25.0 0 45

勘察鉆探深度范圍內(nèi)觀測到兩層地下水，具體水位觀測情況見表2：

表2 地下水位觀測情況一覽表

地下水

類型 穩(wěn)定水位深度 （m） 穩(wěn)定水位標高

（m）

潛水 6.20～6.60 42.44～42.91

層間水 27.40～27.80 21.27～21.71

第一層地下水類型為潛水，主要含水層為粘質(zhì)粉土層，主要補給來源為大氣降水和地下徑流，主要排泄方式為蒸發(fā)及側(cè)向徑流。

第二層地下水為層間水，含水層為卵石層，主要補給來源為側(cè)向徑流，主要排泄方式為側(cè)向徑流。

2 雙排樁基坑支護方案

既有高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)外墻與后排樁外皮之間的距離為2.0m，基坑支護結(jié)構(gòu)的設計采用雙排樁+錨桿支護體系，其支護結(jié)構(gòu)平面及剖面如圖1和圖2所示：

圖1 基坑支護平面布置示意圖 圖2 基坑支護剖面示意圖

3 施工技術(shù)要點

由于本支護結(jié)構(gòu)施工時緊鄰既有建筑，其施工時必須注意施工工序和幾個質(zhì)量控制關鍵點，以保證在主要的護坡樁和錨桿支護結(jié)構(gòu)施工時不會對既有建筑產(chǎn)生較大的影響，尤其要嚴格控制支護施工對既有建筑的變形影響。

3.1 施工工序

護坡樁施工，剔樁頭，降水井施工，冠梁、內(nèi)支撐、連梁及頂板施工，錨桿及樁間土施工。

3.2 前后排護坡樁施工技術(shù)要點

由于錨桿施工需通過前后兩排護坡樁樁間，如前后排護坡樁樁位偏差較大，錨桿施工將很困難，所以雙排樁的控制要點之一是保證樁間錨桿施工空間。為此，需要控制如下三個要點：（1）精確測量定位，鉆機定位時應對準孔位，采用十字線法，反復校核，保證樁點的準確性；（2）成孔過程中注意鉆桿垂直度，鉆機要保證穩(wěn)定，經(jīng)常對鉆機進行校核，確保成孔垂直度；（3）嚴格控制泥漿各項指標，縮短鉆孔等待灌灰時間，防止出現(xiàn)塌孔情況。

3.3 錨桿施工技術(shù)要點

由于錨桿鉆孔時會對既有建筑基礎產(chǎn)生擾動，所以要按照以下三點進行錨桿施工，以減少錨桿施工對既有建筑的影響：（1）采用性能較好的英格索蘭雙套管錨桿鉆機成孔，控制成孔質(zhì)量，減少對孔壁的擾動；（2）施工時，采用“隔孔跳打”的方式，降低既有建筑發(fā)生沉降的可能；（3）錨桿均采用二次劈裂注漿，增強錨桿漿體強度。

3.4 施工過程中既有建筑監(jiān)測要求

在基坑土方開挖前即應對緊鄰的既有高層建筑變形情況進行監(jiān)測，尤其在護坡樁和錨桿施工期間。在基坑土方開挖后應嚴格按照《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的監(jiān)測項目、頻率和預警值等進行監(jiān)測和分析，如出現(xiàn)異常還應該加大監(jiān)測頻率。endprint

4 監(jiān)測結(jié)果及分析

4.1 監(jiān)測點布置

監(jiān)測點布置如圖3和圖4所示：

圖3 雙排樁支護結(jié)構(gòu)坡頂水平及豎向位移監(jiān)測點平面布置圖

圖4 既有建筑沉降監(jiān)測點平面布置圖

4.2 基坑坡頂水平位移隨時間變化曲線

基坑坡頂水平位移隨時間變化曲線如圖5所示：

圖5 圖6

4.3 基坑坡頂豎向位移隨時間變化曲線

基坑坡頂豎向位移隨時間變化曲線如圖6所示。

4.4 基坑前排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線

基坑前排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線如圖7所示：

圖7 圖8

4.5 基坑后排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線

基坑后排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線如圖8所示。

4.6 既有建筑沉降隨時間變化曲線

既有建筑沉降隨時間變化曲線如圖9所示：

圖9 圖10

4.7 既有建筑傾斜隨時間變化曲線

既有建筑傾斜隨時間變化曲線如圖10所示。

從監(jiān)測結(jié)果可知，基坑坡頂水平位移最大值小于20mm；基坑坡頂豎向位移最大值小于5mm；前排樁樁身最大變形值小于20mm，前排樁樁頂最大水平位移小于17mm，略小于基坑坡頂水平位移；后排樁樁身最大變形值小于20mm，后排樁樁頂最大水平位移小于16mm；既有建筑臨近基坑側(cè)的監(jiān)測點隨基坑土方開挖呈下沉趨勢，遠離基坑側(cè)（約35m）的監(jiān)測點呈微隆起趨勢，基坑開挖施工期間各點的變化速率較大，在基坑開挖至槽底后各點的變形速率較小，開挖至槽底一個月以后基本趨于穩(wěn)定；根據(jù)既有建筑各沉降點監(jiān)測結(jié)果，可知建筑主要發(fā)生的是向基坑側(cè)的傾斜，其傾斜最大值小于35mm。以上各個項目監(jiān)測值和施工過程中各監(jiān)測項目的變化速率均小于《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中的預警值，證明了雙排樁+樁錨支護體系可以控制支護結(jié)構(gòu)周圍土體和既有建筑的變形。

5 結(jié)語

本文通過一個成功的工程實例證明了雙排樁樁錨支護體系在緊鄰高層建筑基坑支護工程中的適用性。從本工程各項監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，雙排樁樁錨支護體系對控制基坑支護結(jié)構(gòu)周圍土體的水平位移、豎向位移、既有建筑物的沉降和既有建筑傾斜的效果都較好，均滿足規(guī)范要求。這說明雙排樁樁錨支護體系可以結(jié)合雙排樁結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大、控制變形能力強和樁錨支護體系安全系數(shù)高的兩個優(yōu)點，解決緊鄰高層建筑基坑需同時滿足保證基坑穩(wěn)定性和控制既有建筑變形兩方面的要求。希望本工程得到的工程經(jīng)驗和監(jiān)測數(shù)據(jù)可以為類似工程的基坑支護設計方案選型和控制雙排樁樁錨支護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量等提供借鑒，并能夠為今后雙排樁+錨桿支護體系的理論研究提供一些參考。

參考文獻

[1] 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）[S].

[2] 建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（GB50497-2009）[S].

[3] 吳剛，白冰.深基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)設計計算方法研究[J].巖土力學，2008，10（10）.

[4] 楊德健，王鐵成.雙排樁支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計與工程應用研究[J].工程力學，2010，12（增刊Ⅱ）.

[5] 應宏偉.雙排樁支護結(jié)構(gòu)的計算方法研究及工程應用[J].巖土力學，2007，6（6）.

[6] 初振環(huán)，陳鴻，王志人，陳發(fā)波.緊鄰地鐵車站基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)性狀分析[J].巖土工程學報，2012，11（增刊）.

作者簡介：謝榮昌（1984—），男（蒙古族），內(nèi)蒙古突泉人，中航勘察設計研究院有限公司工程師，碩士。

（責任編輯：黃銀芳）endprint

4 監(jiān)測結(jié)果及分析

4.1 監(jiān)測點布置

監(jiān)測點布置如圖3和圖4所示：

圖3 雙排樁支護結(jié)構(gòu)坡頂水平及豎向位移監(jiān)測點平面布置圖

圖4 既有建筑沉降監(jiān)測點平面布置圖

4.2 基坑坡頂水平位移隨時間變化曲線

基坑坡頂水平位移隨時間變化曲線如圖5所示：

圖5 圖6

4.3 基坑坡頂豎向位移隨時間變化曲線

基坑坡頂豎向位移隨時間變化曲線如圖6所示。

4.4 基坑前排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線

基坑前排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線如圖7所示：

圖7 圖8

4.5 基坑后排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線

基坑后排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線如圖8所示。

4.6 既有建筑沉降隨時間變化曲線

既有建筑沉降隨時間變化曲線如圖9所示：

圖9 圖10

4.7 既有建筑傾斜隨時間變化曲線

既有建筑傾斜隨時間變化曲線如圖10所示。

從監(jiān)測結(jié)果可知，基坑坡頂水平位移最大值小于20mm；基坑坡頂豎向位移最大值小于5mm；前排樁樁身最大變形值小于20mm，前排樁樁頂最大水平位移小于17mm，略小于基坑坡頂水平位移；后排樁樁身最大變形值小于20mm，后排樁樁頂最大水平位移小于16mm；既有建筑臨近基坑側(cè)的監(jiān)測點隨基坑土方開挖呈下沉趨勢，遠離基坑側(cè)（約35m）的監(jiān)測點呈微隆起趨勢，基坑開挖施工期間各點的變化速率較大，在基坑開挖至槽底后各點的變形速率較小，開挖至槽底一個月以后基本趨于穩(wěn)定；根據(jù)既有建筑各沉降點監(jiān)測結(jié)果，可知建筑主要發(fā)生的是向基坑側(cè)的傾斜，其傾斜最大值小于35mm。以上各個項目監(jiān)測值和施工過程中各監(jiān)測項目的變化速率均小于《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中的預警值，證明了雙排樁+樁錨支護體系可以控制支護結(jié)構(gòu)周圍土體和既有建筑的變形。

5 結(jié)語

本文通過一個成功的工程實例證明了雙排樁樁錨支護體系在緊鄰高層建筑基坑支護工程中的適用性。從本工程各項監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，雙排樁樁錨支護體系對控制基坑支護結(jié)構(gòu)周圍土體的水平位移、豎向位移、既有建筑物的沉降和既有建筑傾斜的效果都較好，均滿足規(guī)范要求。這說明雙排樁樁錨支護體系可以結(jié)合雙排樁結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大、控制變形能力強和樁錨支護體系安全系數(shù)高的兩個優(yōu)點，解決緊鄰高層建筑基坑需同時滿足保證基坑穩(wěn)定性和控制既有建筑變形兩方面的要求。希望本工程得到的工程經(jīng)驗和監(jiān)測數(shù)據(jù)可以為類似工程的基坑支護設計方案選型和控制雙排樁樁錨支護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量等提供借鑒，并能夠為今后雙排樁+錨桿支護體系的理論研究提供一些參考。

參考文獻

[1] 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）[S].

[2] 建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（GB50497-2009）[S].

[3] 吳剛，白冰.深基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)設計計算方法研究[J].巖土力學，2008，10（10）.

[4] 楊德健，王鐵成.雙排樁支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計與工程應用研究[J].工程力學，2010，12（增刊Ⅱ）.

[5] 應宏偉.雙排樁支護結(jié)構(gòu)的計算方法研究及工程應用[J].巖土力學，2007，6（6）.

[6] 初振環(huán)，陳鴻，王志人，陳發(fā)波.緊鄰地鐵車站基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)性狀分析[J].巖土工程學報，2012，11（增刊）.

作者簡介：謝榮昌（1984—），男（蒙古族），內(nèi)蒙古突泉人，中航勘察設計研究院有限公司工程師，碩士。

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4 監(jiān)測結(jié)果及分析

4.1 監(jiān)測點布置

監(jiān)測點布置如圖3和圖4所示：

圖3 雙排樁支護結(jié)構(gòu)坡頂水平及豎向位移監(jiān)測點平面布置圖

圖4 既有建筑沉降監(jiān)測點平面布置圖

4.2 基坑坡頂水平位移隨時間變化曲線

基坑坡頂水平位移隨時間變化曲線如圖5所示：

圖5 圖6

4.3 基坑坡頂豎向位移隨時間變化曲線

基坑坡頂豎向位移隨時間變化曲線如圖6所示。

4.4 基坑前排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線

基坑前排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線如圖7所示：

圖7 圖8

4.5 基坑后排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線

基坑后排樁樁身各位置位移隨時間變化曲線如圖8所示。

4.6 既有建筑沉降隨時間變化曲線

既有建筑沉降隨時間變化曲線如圖9所示：

圖9 圖10

4.7 既有建筑傾斜隨時間變化曲線

既有建筑傾斜隨時間變化曲線如圖10所示。

從監(jiān)測結(jié)果可知，基坑坡頂水平位移最大值小于20mm；基坑坡頂豎向位移最大值小于5mm；前排樁樁身最大變形值小于20mm，前排樁樁頂最大水平位移小于17mm，略小于基坑坡頂水平位移；后排樁樁身最大變形值小于20mm，后排樁樁頂最大水平位移小于16mm；既有建筑臨近基坑側(cè)的監(jiān)測點隨基坑土方開挖呈下沉趨勢，遠離基坑側(cè)（約35m）的監(jiān)測點呈微隆起趨勢，基坑開挖施工期間各點的變化速率較大，在基坑開挖至槽底后各點的變形速率較小，開挖至槽底一個月以后基本趨于穩(wěn)定；根據(jù)既有建筑各沉降點監(jiān)測結(jié)果，可知建筑主要發(fā)生的是向基坑側(cè)的傾斜，其傾斜最大值小于35mm。以上各個項目監(jiān)測值和施工過程中各監(jiān)測項目的變化速率均小于《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中的預警值，證明了雙排樁+樁錨支護體系可以控制支護結(jié)構(gòu)周圍土體和既有建筑的變形。

5 結(jié)語

本文通過一個成功的工程實例證明了雙排樁樁錨支護體系在緊鄰高層建筑基坑支護工程中的適用性。從本工程各項監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，雙排樁樁錨支護體系對控制基坑支護結(jié)構(gòu)周圍土體的水平位移、豎向位移、既有建筑物的沉降和既有建筑傾斜的效果都較好，均滿足規(guī)范要求。這說明雙排樁樁錨支護體系可以結(jié)合雙排樁結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大、控制變形能力強和樁錨支護體系安全系數(shù)高的兩個優(yōu)點，解決緊鄰高層建筑基坑需同時滿足保證基坑穩(wěn)定性和控制既有建筑變形兩方面的要求。希望本工程得到的工程經(jīng)驗和監(jiān)測數(shù)據(jù)可以為類似工程的基坑支護設計方案選型和控制雙排樁樁錨支護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量等提供借鑒，并能夠為今后雙排樁+錨桿支護體系的理論研究提供一些參考。

參考文獻

[1] 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）[S].

[2] 建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（GB50497-2009）[S].

[3] 吳剛，白冰.深基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)設計計算方法研究[J].巖土力學，2008，10（10）.

[4] 楊德健，王鐵成.雙排樁支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計與工程應用研究[J].工程力學，2010，12（增刊Ⅱ）.

[5] 應宏偉.雙排樁支護結(jié)構(gòu)的計算方法研究及工程應用[J].巖土力學，2007，6（6）.

[6] 初振環(huán)，陳鴻，王志人，陳發(fā)波.緊鄰地鐵車站基坑雙排樁支護結(jié)構(gòu)性狀分析[J].巖土工程學報，2012，11（增刊）.

作者簡介：謝榮昌（1984—），男（蒙古族），內(nèi)蒙古突泉人，中航勘察設計研究院有限公司工程師，碩士。

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