樁錨支護在長沙某深基坑中的應用

曲飛龍 張紹和 匡立新

（1.中南大學有色金屬成礦預測與地質環境監測教育部重點實驗室，湖南 長沙410083；2.中南大學地球科學與信息物理學院，湖南 長沙410083）

樁錨支護在長沙某深基坑中的應用

曲飛龍1,2張紹和1,2匡立新1,2

（1.中南大學有色金屬成礦預測與地質環境監測教育部重點實驗室，湖南 長沙410083；2.中南大學地球科學與信息物理學院，湖南 長沙410083）

對深基坑進行支護時，由于地質以及周圍環境的復雜條件，單一支護方式往往無法滿足基坑的變形與穩定性要求。樁錨支護憑借其造價低、不占用基坑內部空間、施工更為方便、用料省、對環境污染小等優點得到了廣泛的應用。本文介紹了在長沙某深基坑工程中應用樁錨支護的實例，針對本基坑復雜的場地條件，根據規范要求對采用的樁錨支護進行了設計計算和穩定性分析驗算,給出了樁錨支護在該基坑中的設計參數，并簡要分析了實際計算結果與理正軟件計算結果不同的原因，為今后的樁錨支護應用提供了寶貴經驗。

樁錨支護；深基坑；設計參數；基坑設計

0 前言

目前，城市地下空間的開發越來越向縱深方向發展，基坑的深度也日趨增加。由于受到原有建筑物及周邊環境的影響，建筑基坑有時無法采用放坡開挖方式，而且純粹的排樁支護結構也逐漸不能滿足深基坑支護的要求,因此，基坑支護問題顯得愈加突出[1]。而隨著樁錨支護結構有關理論與實踐的不斷發展，深基坑支護的許多難題得到了有效解決，本論文介紹了樁錨支護在長沙某深基坑的應用，為長沙地區的深基坑支護設計提供經驗。

1 工程實例

1.1 工程概況

該基坑位于長沙市書院南路東側，擬建南沿路南側，交通十分方便。高層住宅樓結構類型為剪力，地下室為框架結構。基坑底設計開挖標高為50.00m，基坑開挖深度為9.0m。

1.2 工程地質條件

場地主要為湘江東岸低丘崗地，主要分布有5個工程地質層，現分述如下：

（1）人工填土：褐黃、褐紅、灰褐色，主要由粘性土組成，夾20-30%的碎石、塊石、建筑垃圾等硬雜質，稍濕-濕，近期堆填，結構松散，未完成自重固結。

（2）粉質粘土：褐黃色，結構較致密，捻面較光滑，干強度及韌性中等，稍濕，硬塑狀。

（3）全風化泥質粉砂巖:褐紅色，礦物成分已基本風化，巖心呈土柱狀，巖質極軟，巖塊手捏即碎，原巖結構易辯，稍濕-濕，可塑-硬塑狀。

（4）強風化泥質粉砂巖:褐紅色，巖心破碎，多呈塊狀，短柱狀，巖質極軟，巖塊手折即斷，巖體質量等級指標屬V類，極軟巖，極破碎，該層中局部夾有礫巖。

（5）中風化泥質粉砂巖:褐紅色，節理裂隙較發育，巖心較完整，多呈長柱狀，巖質較軟，巖塊手可折斷，巖體基本質量等級屬V類，較軟巖，較破碎。

1.3 水文地質條件

場地內地下水主要為粉質粘土及全風化泥質粉砂巖中的孔隙潛水。因本場地內全風化泥質粉砂巖中含有較多泥質成分，故水量極貧乏。水位隨季節變化，據地下水長觀資料，長沙地區地下水位年度變幅2～4m，穩定地下水位埋深1.50～9.10m，水位標高51.08～58.60m。

1.4 支護方案

1.4.1 支護方案選擇

本工程基坑支護根據工程特點(基坑輪廓（如圖1）、埋深等)、土層性質、周邊環境劃分為4個支護區域。

1）基坑北側與現有四層住宅樓相鄰，且距離較近，采用樁錨支護結構；

2）基坑南側同樣與現有四層住宅樓相鄰，且距離較近，采用樁錨支護結構；

3）基坑東側周圍沒有建筑物，場地開闊，采用放坡，由于本論文主要涉及樁錨支護設計，因此在下面的介紹中不對放坡進行過多贅述；

4）基坑西側靠近書院南路，道路下埋設大量地下管線，采用樁錨支護結構。

1.4.2 樁錨支護穩定機理

本基坑周圍環境十分復雜，北側與南側均有四層居民樓，基坑西側為書院南路，分析可知：整個支護體系在基坑側壁土體對支擋結構的主動土壓力Ea、支擋結構對基坑內部土體的被動土壓力Ep、支擋結構與錨索之間的預壓力F1以及周圍建筑對支擋結構產生的附加力F2的作用下達到平衡。依據平衡受力分析得支護體系的平衡方程為：

1.5 設計計算

本基坑形狀可視為四邊形，計算方法類似，故以基坑西側為例給出設計思路。王偉娟[2]結合工程實例給出了可供參考的設計理論。土壓力的計算采用朗肯土壓力理論，支護結構地面超載按實際產生的超載分布情況和強度計算。

1.5.1 樁體嵌入深度

計算方法采用等值梁法，等值梁法是一種簡單實用的計算方法[3-6]。假設擋土墻前后的土壓力都達到了極限平衡狀態。人工挖孔樁及錨索設計參數如表1、2所示。

表1 人工挖孔樁參數

表2 錨索設計參數

1.6 支護止水、降水方案簡述

場地內地下水主要為粉質粘土及全風化泥質粉砂巖中的孔隙潛水。主要分布于粉質粘土及全風化泥質粉砂巖中。只需在坑內采取設置排水溝和集水井，排除坑內積水。

2 穩定性驗算

2.1 樁錨支護的整體穩定性驗算

根據規范《建筑基坑支護技術規程JGJ120-2012》使用條分法對樁錨支護的整體穩定性進行驗算，以基坑西側為例，根據公式：

計算得Ks=1.84＞1.3，所以樁錨支護的整體穩定性安全，計算其余各側的穩定性系數均達到安全要求。

2.2 樁錨支護的抗隆起穩定性驗算

圖1 整體穩定性驗算簡圖

圖2 理正整體穩定性驗算簡圖

2.3 小結分析

筆者算出基坑西側樁錨支護整體穩定性系數為K=1.84，用理正軟件算出最小穩定系數Kmin=2.88＞1.8，造成數值結果不同的原因主要是由于筆者在運用條分法計算穩定性系數時，是通過圓弧滑動面過基坑底進行計算（見圖1），而理正軟件計算使用的圓弧滑動面則是過樁底（見圖2），因此造成了數值結果的差異。另外，由于過基坑底的圓弧滑動面經過的土層較經過樁底的土層強度低，導致在計算上間接地降低支護體系的強度和穩定性。

3 結語

針對本基坑復雜的施工條件，采用樁錨支護結構進行基坑支護，可有效控制基坑變形及減少地下空間的利用，并通過相關理論及規范進行了支護設計，對樁錨支護參數進行了設計計算，并利用理正軟件進行了驗算，結果與筆者計算結果基本相符。經規范驗算及變形估算后，確定樁錨支護結構的適用性及設計參數的合理性。

［1］楊素春.深基坑支護技術及實例分析[J].地下空間，2001，21（5）：480-484.

［2］王偉娟.某深基坑樁錨支護結構的設計與監測分析[D].蘭州：蘭州理工大學，2011.

［3］李廣信，李學梅.軟點土地基中基坑穩定分析中的強度指標[J].工程勘察，2010,1:1-4.

［4］楊光華.深基坑開挖中多支撐支護結構的土壓力問題[J].巖土工程學報，1998，6：113-115.

［5］程良奎，李象范.巖土錨固.土釘.噴射混凝土——原理.設計與應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

［6］楊育文，袁建新.深基坑開挖中土釘支護極限平衡分析[J].工程勘察，1998，（6）：9-11.

［責任編輯：李書培］

曲飛龍(1991—)，男，漢族，碩士研究生，地質工程專業，中南大學。