樁錨支護(hù)技術(shù)在工程中的應(yīng)用

□文/張威 任景煜

樁錨支護(hù)技術(shù)在工程中的應(yīng)用

□文/張威 任景煜

天津地區(qū)大多為軟土地基，錨桿工藝多年來因自身對(duì)土體的強(qiáng)度要求，限制了該支護(hù)施工工藝在本地區(qū)的應(yīng)用。近年來，針對(duì)天津地區(qū)土體軟弱的特點(diǎn)，突破性地發(fā)展出非常規(guī)錨桿-樁錨技術(shù)。其樁徑比普通錨桿大2～3倍并且因采用旋噴成樁，不僅具備錨桿原有特性，而且增強(qiáng)了對(duì)土體改良和加固的效果。在基坑面積較大且深度適宜的工程中應(yīng)用，與采用內(nèi)支撐相比，更簡(jiǎn)便、省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、安全且支護(hù)效果良好。

樁錨；旋噴樁；軟土；地基；支護(hù)

1　工程概況

馨睦家園工程坐落于西青區(qū)大寺鎮(zhèn)周莊子村，占地面積約為83256.7m2，地塊周長約1235.2m。該工程地上為15幢住宅樓及附屬建筑。建筑面積149800m2，整體地下車庫面積為46 677 m2，現(xiàn)場(chǎng)自然地坪-1.400 m，基坑底標(biāo)高為-6.800m，基坑凈深度達(dá)-5.400m。

2　周邊環(huán)境及紅線位置概況

基坑?xùn)|側(cè)為津港公路，東側(cè)地下室外墻距用地紅線10～13m，津港公路距離東側(cè)地下室外墻約56m。基坑西側(cè)地下室外墻距紅線為3.6～19.7 m，北側(cè)地下室外墻距紅線為14～34m。西、北、東三面周邊開闊，故考慮采用i=1∶0.7兩段式放坡。基坑南側(cè)地下室外墻距居民樓（4棟6層磚混住宅樓，條基埋深1.400 m）19～26m，外墻與居民樓間現(xiàn)有圍墻一道（紅線位置）。地下室外墻距圍墻5m。南側(cè)不具備放坡條件，需垂直開挖，故進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。

3　地質(zhì)情況

3.1場(chǎng)地地層分布及土質(zhì)特征

該場(chǎng)地埋深70.00 m深度范圍內(nèi)，地基土分為8層，按力學(xué)性質(zhì)可進(jìn)一步劃分為14個(gè)亞層。

與基坑設(shè)計(jì)有關(guān)的場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1　土層物理力學(xué)性質(zhì)

續(xù)表1

3.2地下水位及類型

場(chǎng)地地下潛水水位如下：初見水位埋深2.00～2.80 m，相當(dāng)于標(biāo)高0.54～-0.08 m。靜止水位埋深0.76～1.80m，相當(dāng)于標(biāo)高1.54～0.92m。表層地下水屬潛水類型，主要由大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式排泄，水位隨季節(jié)有所變化。一般變幅在0.50～1.00m/a左右。

3.3淺層地基土滲透性

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)合各層土性質(zhì)，提供埋深20.00m以上各層土滲透系數(shù)及滲透性見表2。

表2　滲透系數(shù)及滲透性

4　基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

4.1基坑支護(hù)難點(diǎn)

1）基坑規(guī)模大。本工程開挖面積超過4.79萬m2，屬超大規(guī)模基坑。

2）基坑安全性要求高。基坑南側(cè)有多棟建筑物，施工時(shí)受到基坑開挖、大氣降水以及施工動(dòng)載等許多不確定因素的影響，使基坑開挖具有一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)性。

4.2支護(hù)方案的優(yōu)選

結(jié)合基坑面積大、周邊環(huán)境條件差異較大等特點(diǎn)，就圍護(hù)方案設(shè)計(jì)展開了多輪探討，計(jì)劃在基坑周圈采用止水帷幕，除南側(cè)外，采用兩級(jí)放坡+雙軸攪拌樁止水的支護(hù)止水形式，對(duì)于南側(cè)需垂直開挖的情況，提出3套解決方案。

1）方案一。在南側(cè)連續(xù)打6排水泥攪拌樁，形成格構(gòu)式水泥樁重力壩擋土墻，將止水與支護(hù)功能統(tǒng)一。但擬建建筑物與圍墻（紅線）距離僅7m，施工作業(yè)面不足。

2）方案二。在南側(cè)止水帷幕內(nèi)打鋼板樁，作為支護(hù)體系。此方案最為經(jīng)濟(jì)，但考慮到埋深較大，鋼板樁作為懸臂結(jié)構(gòu)在土體側(cè)壓力下變形較大，可能造成原有建筑物過大沉降。

3）方案三。在南側(cè)止水帷幕內(nèi)采用鉆孔灌注樁擋土+加筋水泥土樁錨的支護(hù)止水形式。此種方案不但滿足了作業(yè)面的要求，造價(jià)也相對(duì)節(jié)約且安全性較好。

綜合考慮建筑場(chǎng)地周邊環(huán)境、施工條件、場(chǎng)地土質(zhì)情況、基坑深度、工期及經(jīng)濟(jì)效益等多方面因素，本著安全、經(jīng)濟(jì)、方便施工的原則，最終選定了方案三。

5　施工過程

5.1支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

5.1.1場(chǎng)地東北西側(cè)

采用兩級(jí)放坡+雙軸攪拌樁止水帷幕的圍護(hù)體系。

1）自然放坡。第一級(jí)坡高2.6 m，坡寬2.5 m；中間設(shè)置1.0m寬的馬道；第二級(jí)坡高2.6m，坡寬2.5m。

2）止水帷幕。坡頂外側(cè)使用單排雙軸水泥土攪拌作為止水帷幕，雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕為φ700 mm@900mm，樁長10.0m，深入坑底以下5.8m。

5.1.2場(chǎng)地南側(cè)

采用鉆孔灌注樁擋土+加筋水泥土樁錨+雙軸攪拌樁止水的圍護(hù)體系，見圖1。

圖1　基坑支護(hù)剖面

1）鉆孔灌注樁。根據(jù)周邊環(huán)境條件以及坑深情況采用圍護(hù)樁φ600 mm@1 000 mm，樁長9.5 m，深入坑底以下5.6m。

2）止水帷幕。鉆孔灌注樁排樁外側(cè)結(jié)合單排雙軸水泥土攪拌作為止水帷幕，雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕為φ700mm@900mm，樁長10.0m，深入坑底以下5.6m。

3）加筋水泥土樁錨。基坑豎向設(shè)置一道樁錨，鉆孔灌注樁頂部設(shè)置壓頂冠梁兼作樁錨的圍檁。樁錨參數(shù)見表3。

表3　樁錨參數(shù)

4）樁錨施工。首先完成水泥攪拌樁止水帷幕及鉆孔灌注樁。養(yǎng)護(hù)期后，于灌注樁內(nèi)側(cè)開挖約1.5m深，根據(jù)加筋水泥土樁錨施工機(jī)械作業(yè)要求適當(dāng)留出工作面約3 m，進(jìn)行旋噴樁施工并在灌注樁頂部做出冠梁，兼作樁錨的圍檁。樁錨內(nèi)部為3根7φ5mm鋼絞線。待樁體達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后，對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉錨固，張拉應(yīng)力控制在25kPa。每3根樁錨一組以槽鋼為聯(lián)系，固定于冠梁內(nèi)側(cè)。

5.2基坑開挖與降排水

5.2.1土方開挖

采用兩步接力退挖，人工配合機(jī)械開挖。第一步挖至-4.100m，第二步挖至槽底以上300 mm處，人工平槽底。自西向東，由南北向中間開挖。出土口設(shè)在東側(cè)靠津港公路方向，寬約10 m。出土口采取墊鋼板措施，保護(hù)放坡坡道。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行基坑土方開挖。樁錨部位施工時(shí)要嚴(yán)格遵循先錨后挖原則。先開槽挖出樁錨施工的空間，待樁錨施工完畢（開挖—成樁—張拉鎖定），再繼續(xù)向下開挖，嚴(yán)禁先挖后錨。南側(cè)樁錨部位施工時(shí)，土方開挖應(yīng)嚴(yán)格實(shí)行“分段開挖、留土護(hù)壁、限時(shí)開挖加錨”，將基坑開挖造成的周圍設(shè)施的變形控制在允許的范圍內(nèi)。應(yīng)盡量縮短基坑無樁錨暴露時(shí)間。嚴(yán)禁機(jī)械碰撞圍護(hù)墻、工程樁、錨頭和降水井。土方開挖順序以先開挖對(duì)圍護(hù)樁體位移要求較低一側(cè)的土體，再開挖對(duì)圍護(hù)樁位移要求較高一側(cè)的土體為基本施工原則。

5.2.2降排水

基坑采取坑外帷幕隔水，坑內(nèi)大口井降排水的方式。坑內(nèi)大口井使用無砂混凝土井管進(jìn)行降水，間距約20m，共布置147口，井深10 m，井徑800 mm。降水需在開挖前兩周左右進(jìn)行。地下水降低至相應(yīng)標(biāo)高（坑底以下500～800 mm）后方可開挖。開挖后在基坑底部周邊及中部設(shè)置循環(huán)排水盲溝。坑外沿坑周每40 m設(shè)置一口水位觀察井，井深9 m。基坑開挖時(shí)應(yīng)每日監(jiān)測(cè)抽水量及坑內(nèi)地下水位，見圖2。

圖2　降水井平面布置

6　監(jiān)測(cè)

本工程主要檢測(cè)坡頂及樁頂?shù)乃轿灰啤Ｓ^測(cè)頻率：基坑開挖期間為2 d/次，底板澆筑后7 d內(nèi)為3 d/次，7～14 d為5 d/次，14～28 d為7 d/次，超過28 d為10d/次。報(bào)警值：坡頂水平位移及樁頂水平位移日變化速率10mm，絕對(duì)值50mm。

根據(jù)觀測(cè)成果顯示，總體變形呈拋物線，樁頂較大，底部較小。日變化速率均＜10mm，累計(jì)值未超過20 mm。施工期間未發(fā)生安全事故。

7　結(jié)語

加筋水泥土樁錨技術(shù)在本工程應(yīng)用上，因樁錨構(gòu)件的局部革新和樁錨組合設(shè)計(jì)上的優(yōu)良表現(xiàn)，使得受力更合理。實(shí)踐表明其工藝簡(jiǎn)單，施工占工期短，所需工作面較小。對(duì)作業(yè)環(huán)境要求較低，操作安全，相比其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)較經(jīng)濟(jì)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形小。但該工藝對(duì)于土體有一定要求，當(dāng)土體不能達(dá)到其工作狀態(tài)要求，可考慮與土釘墻工藝協(xié)同工作；還需考慮如何將紅線以外的樁錨內(nèi)部鋼絞線消除的問題，以減少對(duì)周邊將來擬建深基礎(chǔ)建筑的影響。樁錨結(jié)構(gòu)在本工程中得到了滿意的應(yīng)用，很好地解決了作業(yè)面狹窄和變形控制嚴(yán)格的問題。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.04.012

□任景煜/天津市天洲房地產(chǎn)投資集團(tuán)有限公司。

□TU473.1

□C

□1008-3197（2015）04-27-03

□2015-04-07

□張威/男，1959年出生，工程師，天津一建建筑工程有限公司，從事建筑工程管理工作。