樁錨支護在匯通國際基坑中的應用

孫 廣 燦

(北京華宇工程有限公司，北京 100120)

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樁錨支護在匯通國際基坑中的應用

孫 廣 燦

(北京華宇工程有限公司，北京 100120)

結合葉縣匯通國際工程實例，分析了該工程的周邊環境與水文地質條件，確定了排樁支護方案和地下水治理措施，探討了支護結構的設計及計算方法，旨在保證基坑工程的安全穩定性。

基坑，支護結構，排樁，地下水

1 工程概況

葉縣匯通國際商住區總占地約16.5畝，由住宅樓及其裙房、地下車庫組成，2層地下車庫?；娱L140 m，寬70 m，支護面積5 500 m2，開挖深度13 m，屬一級基坑。

該基坑位于葉縣商業地帶，周邊臨近樓房、道路。北靠縣委招待所，南鄰糧食局，昆陽大道及新建路位于場地東西兩側，周邊南側較多2層民房，周邊環境復雜。

2 工程及水文地質條件

根據勘察報告資料，場地地貌單元屬河流相沖積平原地貌單元，地層主要由雜填土、粉質粘土、粉砂、細砂、卵石、粘土等組成，較穩定。

2.1 地層介紹

①層雜填土：黃褐色為主。上部主要為建筑垃圾，下部主要為粘性土，見少量植物根系，稍濕。結構松散。厚度1.26 m。

②層粉質粘土：褐黃色。見鐵錳銹斑點及少量鈣質結核。稍有光澤，韌性中等，干強度中等，無搖震反應。硬可塑。厚度2.72 m。

③層粉質粘土：褐黃色。含少量鈣質結核。稍有光澤，韌性中等，干強度中等，無搖震反應。可塑～軟塑。厚度3.48 m。

④層鈣質結核：灰黃色～灰白色，鈣質結核含量50%～70%，粒徑一般1.0 cm～5.0 cm，最大超過10 cm，充填硬可塑粉質粘土。該層分布普遍，層位穩定。飽和，中密。平均厚度0.99 m。

⑤層粘土：灰黃色～棕黃色。含較多鐵錳質銹黃斑及結核，夾少量灰綠色粘土團塊及條帶。有光澤，干強度高，韌性大。分布普遍。稍濕，可塑～硬塑。厚度1.52 m。

⑥層粉砂：灰黃色～灰白色。砂粒主要礦物成分為石英、長石，含粉質粘土團塊，局部相變為硬塑狀粉質粘土薄夾層。飽和，中密。厚度1.79 m。

⑦層細砂：灰黃色～灰白色。主要礦物成分為石英、長石，局部含少量硬塑狀粘性土及中密粉砂團塊，局部相變為硬塑狀粉質粘土薄層。飽和，中密～密實。厚度4.36 m。

⑧層卵(礫)石：黃褐色。主要顆粒為石英砂巖、灰巖，粒徑多小于5 cm，亞圓形，顆粒不均勻，級配較好。充填物10%～20%硬塑粘土。飽和，密實。厚度1.93 m。

⑨層粘土：灰綠色～棕黃色，含鐵錳質結核，鈣核含量由上向下漸少至無，具灰綠色粘土條帶，有光澤、韌性高，干強度高、無搖震反應。硬塑～堅硬。

2.2 場地水文資料

根據勘察報告及施工時的實測資料，場地地下水初見水位約在地面下6.5 m左右，穩定水位埋深在自然地面下約6.00 m(施工時實測)。場地地下水類型為潛水，該潛水略具承壓性。主要賦存于④層粉質粘土、⑤層鈣質結核、⑥層粉砂、⑦層細砂及⑧層卵石中，其下部粘土為弱透水層，主要接受大氣降水及地表水滲流補給，以人工取水、蒸發及徑流等方式排泄。

3 基坑支護方案分析

方案設計初期，考慮了兩種支護形式，一種是高壓旋噴樁插型鋼方案，另一種是排樁方案。高壓旋噴樁插型鋼方案相對較為經濟，但根據場地水文、地質條件，細砂及卵石層較厚，地下水較豐富，考慮到高壓旋噴樁插入型鋼較困難，成樁可靠性較差，故將其排除，采用排樁方案。

3.1 排樁支護方案

排樁預應力錨桿適用于開挖深度較大、變形控制較嚴格的基坑工程[1]。通過對本基坑工程的特點、地質條件和周邊環境的分析，綜合考慮支護造價、施工工期和坑內環境等因素，并結合平頂山地區的基坑支護經驗，選用如下方案：北側及西側采用上部2.5 m左右自然放坡，下部樁錨支護；南側東部上部5 m采用復合土釘墻，下部采用樁錨支護；南側西部及西側采用上部6 m左右土釘墻，下部采用樁錨支護，其中支護樁采用鉆孔灌注樁，上部錨索采用鉆孔錨索，下部2排～3排采用旋噴錨索。這種綜合支護技術既兼顧了錨噴支護和樁錨支護技術的優點，同時也避免了各自的缺點，顯然該方案既安全又經濟。在樁錨支護結構中，灌注樁及鉆孔錨索的施工工藝在平頂山地區已經非常成熟，而在地下水位以下的粉、細砂層鉆孔錨索成孔難且費用大，而旋噴錨索解決了這些問題，不但施工工藝簡單、經濟而且錨索承載力高。但旋噴錨索施工工藝在平頂山地區的使用卻不多見，通過本工程中的試驗及使用，克服了錨索在地下水位以下砂層中成孔難的技術難題，錨索承載力也超過了預期效果。

3.2 地下水治理

1)基坑側壁止水。根據本地區經驗，基坑降水較深會引起地面沉降，從而可能造成建筑物的開裂，影響其正常使用，故本次采用高壓旋噴樁(三管法)進行止水，但基坑外側水位較高會對基坑圍護結構施加較大的側向水壓力，造成支護結構強度的增加，使支護成本增大，所以對基坑外側也進行少量降水，外側將水位降至地面下8.5 m，內側降至基底下1 m。止水帷幕頂標高為-8.7 m，底標高至⑨層粘土。高壓旋噴樁直徑不小于1 m，與灌注樁咬合。

2)基坑降水。因基坑開挖面積較大，決定采用井點降水的形式[2]。基坑降水采用管井降水，基坑外降水井間距約15 m，基坑內降水井間距為25 m，井深20 m，井徑0.3 m。

根據JGJ 120—2012建筑基坑支護技術規程7.3[3]計算，基坑外降水井間距約15 m，基坑內降水井間距為25 m，井深20 m，井徑300 m，并設4口觀察井。

3.3 支護結構的設計

傳統的樁錨支護計算方法如等值梁法、靜力平衡法等采用大量的假設條件，計算方法復雜，許多工況與實際情況不太相符，計算得到的彎矩、剪力、位移的點很少，不利于優化設計和施工中的復合監控。本工程采用的是m法，該方法是基于地基系數的有限差分法來計算支擋結構的內力和位移，利用計算程序，極大的簡化了計算過程。本次計算采用了彈性土壓力模型和經典法土壓力模型，模型設計見圖1。經典土壓力所計算的土壓力一般偏大，故得到的最大彎矩偏于安全，然后利用彈性土壓力模型核算樁體最大彎矩、剪力及變形，計算結果見圖2。根據計算結果可知，基坑側壁的最大位移為19 mm，滿足周邊建筑物、管線對變形的控制要求。

支護樁設計按彎矩、剪力最大處配筋，根據計算結果，支護樁主筋18φ20，箍筋d8@100。設計內力見表1。

表1 設計內力取值表

3.4 錨桿的設計

根據安全、經濟、施工方便的原則，細砂層以上的錨桿采用鉆孔注漿型錨桿，細砂層及其以下難以成孔的地層采用旋噴錨桿。錨桿設計計算時的具體參數見表2。

表2 錨桿設計參數

3.4.1 整體穩定

計算方法：瑞典條分法；應力狀態：總應力法；條分法中的土條寬度:0.40 m。

滑裂面數據：整體穩定安全系數Ks=2.060；圓弧半徑R=11.225 m；圓心坐標X=-0.233 m，圓心坐標Y=4.194 m。

3.4.2 抗傾覆計算

抗傾覆安全系數:

其中，Mp為被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩,對于內支撐支點力由內支撐抗壓力決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值；Ma為主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。

經計算，最小安全系數Ks=2.193≥1.250,滿足規范要求[3]。

根據監測數據顯示，在該計算剖面處，水平位移僅7 mm，比計算的19 mm小的多，樁錨支護方案在設計和施工上是成功的，保證了建筑物地下結構的施工和周邊環境的安全。

4 結語

基坑支護工程設計時，應該先做好現場原始資料的收集工作，特別是周邊環境的調查，一定要反映現場的真實情況，這樣才能為設計提供可靠的依據，做出的設計圖紙才能有效的指導施工。

細節決定成敗，設計時應將基坑支護結構的細部及構造在施工圖紙上反映出來，只有設計出來的施工圖能夠有效的指導施工，才能保證基坑的安全運行。

樁錨支護方案適用于周邊環境復雜、基坑開挖深度大、地質條件差的工程，能夠有效的保證周邊環境的安全，是一種經濟可靠、安全、環境適應性強的首選方案，但其對施工技術要求高，需要在施工開始前制定詳細的施工方案，在施工中做到監測的實時性，并及時將施工中遇到的問題、監測的數據提供給設計，做到信息化施工。

[1] DBJ 41/139—2014,河南省基坑工程技術規范[S].

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

[3] JGJ 120—2012,建筑基坑支護技術規程[S].

The pile anchor supporting application in Huitong international foundation pit

Sun Guangcan

(Beijing Huayu Engineering Co., Ltd, Beijing 100120， China)

Combining with Huitong international engineering examples of Yexian County, the paper analyzes the surrounding environment and hydrogeological conditions in the project, identifies the campshed support scheme and underground harness measures, and explores the design and calculation methods for the support structures, so as to ensure the safety and stability of the foundation pit projects.

foundation pit, support structure, campshed, underground water

1009-6825(2017)08-0075-02

2017-01-05

孫廣燦(1983- )，男，工程師

TU463

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