灌注樁與微型鋼管樁組合支護(hù)型式在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

摘 要：混凝土灌注樁在基坑支護(hù)工程中已得到廣泛應(yīng)用，效果顯著；微型鋼管樁作為一種新型的支護(hù)型式，近年來(lái)與土釘墻結(jié)合形成復(fù)合土釘墻在基坑支護(hù)工程中應(yīng)用也越來(lái)越多。但將混凝土灌注樁與微型鋼管樁組合應(yīng)用在基坑支護(hù)工程中實(shí)例還較少。本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹了混凝土灌注樁與微型鋼管樁組合支護(hù)型式在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用，為復(fù)雜條件下的基坑支護(hù)型式選型提供了一種新的可選擇的支護(hù)型式。

關(guān)鍵詞：基坑加深；混凝土灌注樁；鋼管樁；復(fù)合體系；基坑支護(hù)

中圖分類號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）24-0000-00

在基坑支護(hù)工程中，排樁的樁型主要采用混凝土灌注樁，灌注樁與錨桿、內(nèi)支撐結(jié)合，形成“樁錨”或“樁撐”支護(hù)體系，在基坑支護(hù)工程中應(yīng)用廣泛。微型鋼管樁因直徑較小，抗彎能力差，在基坑支護(hù)中一般與土釘墻結(jié)合使用，形成復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，微型鋼管樁作為超前支護(hù)結(jié)構(gòu)改變了土體變形特征，與單一土釘墻相比，可以更好的控制土體變形，起到超前支護(hù)的作用。在基坑距離既有建筑物較近，常規(guī)鋼筋混凝土灌注樁無(wú)法實(shí)施的情況下，微型鋼管樁是一種理想的替代結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，因建設(shè)方在原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后改變建筑方案，局部或全部增加地下室層數(shù)或增加地下室高度，造成已施工支護(hù)灌注樁處于“吊腳”或嵌固深度不能滿足基坑安全性要求，需對(duì)原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

廣州生物島AH0915064地塊項(xiàng)目基坑支護(hù)工程原設(shè)置兩層地下室，后因建設(shè)方改變建筑方案，局部需增加一層地下室，已施工支護(hù)灌注樁嵌固深度不能滿足加深后的基坑安全性要求，后嘗試性在此工程中采用“微型鋼管樁+預(yù)應(yīng)力錨索”進(jìn)行基坑加固，豎向擋土結(jié)構(gòu)采用灌注樁與微型鋼管樁組合支護(hù)型式，保證了基坑的安全和結(jié)構(gòu)的正常施工。此工程鋼管樁與灌注樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工方法，可對(duì)以后類似的工程提供借鑒和參考。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

廣州生物島AH0915064地塊項(xiàng)目基坑支護(hù)工程位于廣州市生物島，場(chǎng)地北側(cè)為官洲地鐵站B出口，支護(hù)邊距離地鐵出入口結(jié)構(gòu)邊距離約13.20～17.26m，地鐵四號(hào)線呈北西～南東方向在場(chǎng)地東北側(cè)通過(guò)，基坑支護(hù)邊離隧道結(jié)構(gòu)邊線最近水平距離為65.5m，場(chǎng)地北側(cè)為螺旋路，支護(hù)邊距離道路邊距離約14.70m，西南側(cè)為官洲公路下沉隧道，支護(hù)邊與隧道結(jié)構(gòu)邊線距離最近為12.77～18.60m。本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)為兩層地下室，單層地下室面積約15600m2，基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度8.65m，基坑支護(hù)采用“φ1000灌注樁+一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐（局部一道預(yù)應(yīng)力錨索）”支護(hù)方案，基坑圍護(hù)樁、內(nèi)支撐和錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)已施工完成，因東南側(cè)場(chǎng)地內(nèi)民宅未能按時(shí)拆遷，建設(shè)方調(diào)整建筑方案，東南側(cè)場(chǎng)地不做地下室，單層地下室面積縮小為10560m2，并將場(chǎng)地大部分調(diào)整為3層地下室來(lái)滿足地下停車位要求，調(diào)整后地下室基坑支護(hù)周長(zhǎng)約310米，基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度為13.30米，場(chǎng)地增加一層地下室后，基坑開(kāi)挖深度增加4.65m，造成已施工支護(hù)灌注樁嵌固長(zhǎng)度僅剩0.35～1.85米，原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)不能滿足加深后基坑安全性要求，必須對(duì)原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

1.2 工程地質(zhì)情況

（1）雜填土層：以粉質(zhì)粘土為主，含少量碎石塊和生活垃圾，結(jié)構(gòu)較為松散，層厚2.0～5.9 m。

（2）粉質(zhì)粘土層：坡積而成，以粉粘粒為主，含少量石英顆粒，稍濕，呈可塑狀態(tài)，層厚1.6～4.9m。（3）粉質(zhì)粘土層：沖積而成，以粉粘粒為主，含少量中細(xì)砂，稍濕，呈可塑狀態(tài)，層厚0.9～6.5m。（4）淤泥、淤泥質(zhì)土層：沖積而成，飽和，流塑狀態(tài)，層厚0.8～5.9m。（5）細(xì)砂層：沖積而成，含少量粘粒，飽和，松散狀態(tài)，層厚0.7～2.9m。（6）砂質(zhì)粘性土層：為花崗巖殘積土，呈可塑～硬塑狀，層厚1.8～8.4m。（7）下伏基巖為混合花崗巖，按分化程度分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化層。

1.3 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地內(nèi)粉質(zhì)粘土、淤泥等均為弱透水層，砂層為強(qiáng)透水層，基巖巖性為混合花崗巖，強(qiáng)～中風(fēng)化巖層裂隙較發(fā)育，裂隙中賦存一定的地下水，水量的補(bǔ)給與裂隙連通性有關(guān)。地下水的埋深介于0.4～1.8m之間。

1.4 工程難點(diǎn)分析

本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，北側(cè)為市政道路，東北側(cè)為地鐵隧道及地鐵出入口結(jié)構(gòu)物，東南側(cè)為民房，西南側(cè)為公路下沉隧道及高壓電纜溝，復(fù)雜的基坑周邊環(huán)境對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移控制要求嚴(yán)格。

本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)為兩層地下室結(jié)構(gòu)，在基坑支護(hù)灌注樁及第一道支撐或錨索施工完成后改變建筑方案，在場(chǎng)地大部分區(qū)域增加一層地下室，基坑最終開(kāi)挖深度增加4.65米，因原支護(hù)灌注樁大多嵌固深度為5.0～6.5米，按照加深后的基坑開(kāi)挖深度支護(hù)灌注樁嵌固深度僅為0.35～1.85m，在邊樁承臺(tái)位置，因承臺(tái)加深開(kāi)挖，支護(hù)灌注樁局部處于“吊腳”狀態(tài)。

為確保因增加地下室層數(shù)造成基坑開(kāi)挖深度加深后支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全，必須對(duì)原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

2 基坑加固方案設(shè)計(jì)

2.1 原兩層地下室基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案及實(shí)施情況

原兩層地下室基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度8.65米，基坑?xùn)|北側(cè)、北側(cè)中段、西南側(cè)采用“φ1000@1200灌注樁+一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐”支護(hù)方案，其余位置采用“φ1000@1200灌注樁+一道預(yù)應(yīng)力錨索”支護(hù)方案，典型支護(hù)剖面如圖1所示，各區(qū)段支護(hù)樁嵌固長(zhǎng)度為5.00米～6.50米。支護(hù)灌注樁已全部按支護(hù)設(shè)計(jì)方案施工完成，土方已開(kāi)挖至冠梁底標(biāo)高，第一道支撐梁、預(yù)應(yīng)力錨索和冠梁已施工完成。

2.2 新增一層地下室后基坑支護(hù)加固方案選型分析

在支護(hù)灌注樁、第一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐及預(yù)應(yīng)力錨索施工完成后，建設(shè)方改變建筑方案，在場(chǎng)地大部分區(qū)域增加一層地下室，地下室外邊線不變，東北側(cè)因靠近地鐵線及地鐵出入口結(jié)構(gòu)物，負(fù)三層地下室外邊線往內(nèi)退縮約15.1米。因原支護(hù)灌注樁嵌固長(zhǎng)度為5.0～6.5米，基坑開(kāi)挖深度加深4.65米后，按照新的基坑開(kāi)挖深度支護(hù)灌注樁嵌固深度僅為0.35～1.85m，為確保支護(hù)體系安全，必須新增豎向擋土結(jié)構(gòu)以增加嵌固長(zhǎng)度。考慮到各種樁機(jī)施工工作面要求及灌注樁施工偏位擴(kuò)孔等不利因素影響，原基坑支護(hù)樁邊到地下室外邊僅保留了1.0米施工空間，若增加混凝土灌注樁，則要侵占結(jié)構(gòu)主體位置。endprint

基于這種現(xiàn)場(chǎng)條件限制，因灌注樁樁端基本已進(jìn)入全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中，樁端下部巖層側(cè)向巖土壓力較小，設(shè)計(jì)考慮采用鋼管樁作為豎向擋土結(jié)構(gòu)的支護(hù)方式，也就是灌注樁+鋼管樁這種新型復(fù)合支護(hù)體系。基本思路是：將土方從冠梁底回填至冠梁面標(biāo)高位置，在冠梁面標(biāo)高距離支護(hù)樁內(nèi)邊約0.2米位置處施工一排微型鋼管樁，鋼管樁實(shí)樁頂設(shè)置在原基坑設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高位置處，在樁頂設(shè)置一道壓頂梁通過(guò)植筋與已施工支護(hù)灌注樁聯(lián)接，同時(shí)在樁身設(shè)置4道預(yù)應(yīng)力錨索控制位移及樁身彎矩，典型加固支護(hù)剖面如圖2所示。

2.3 復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算

計(jì)算采用理正深基坑7.0軟件，計(jì)算時(shí)分兩步計(jì)算，第一步按照灌注樁深度驗(yàn)算支護(hù)樁配筋、錨索及支撐軸力，第二步按照鋼管樁嵌固深度驗(yàn)算整體穩(wěn)定及抗傾覆，驗(yàn)算結(jié)果表明基坑整體穩(wěn)定及抗傾覆安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，基坑位移在規(guī)范準(zhǔn)許范圍內(nèi)，已施工支護(hù)樁、預(yù)應(yīng)力錨索及內(nèi)支撐均能滿足計(jì)算結(jié)果相應(yīng)要求。我們對(duì)樁頂水平位移進(jìn)行分析，與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)。

由圖3可見(jiàn)，樁頂冠梁最大水平位移為22mm，樁身最大深層水平位移為26.8mm。

2.4 復(fù)合支護(hù)體系構(gòu)造原理

因灌注樁與鋼管樁間有厚度約0.2米左右間隙，為使灌注樁與鋼管樁協(xié)同作用，必須確保灌注樁與鋼管樁間有效聯(lián)接，本項(xiàng)目中灌注樁與鋼管樁間土體為硬塑或以上砂質(zhì)粘性土層，部分為全～強(qiáng)風(fēng)化巖層，因花崗巖殘積土遇水極易軟化，巖土體穩(wěn)定性較差，在開(kāi)挖后基本遇水脫落，因此本項(xiàng)目中鋼管樁與灌注樁間通過(guò)噴射混凝土填充，同時(shí)，錨索腰梁與灌注樁間植筋連接，樁縫見(jiàn)混凝土填充密實(shí)，使錨索施加預(yù)應(yīng)力有效傳遞到支護(hù)灌注樁上，使支護(hù)灌注樁與鋼管樁形成協(xié)同作用。

3 監(jiān)測(cè)效果

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)位移觀測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)基坑支護(hù)周長(zhǎng)和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，依據(jù)監(jiān)測(cè)規(guī)范要求，本項(xiàng)目加深基坑設(shè)計(jì)區(qū)域共布置12組水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每組測(cè)點(diǎn)在灌注樁壓頂冠梁及鋼管樁壓頂梁上各布置一個(gè)，同時(shí)布置6個(gè)深層位移檢測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行深層水平位移監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)深度同鋼管樁深度。

3.2 觀測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析

（1）樁頂最大水平位移監(jiān)測(cè)值為20mm，與計(jì)算值22mm接近。（2）樁身最大深層水平位移監(jiān)測(cè)值為32.5mm，與計(jì)算值26.8mm接近。（3）通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果與計(jì)算值對(duì)比，樁頂水平位移及深層水平位移基本吻合。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）采用理正7.0軟件計(jì)算的支護(hù)體系變形基本能與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)吻合，計(jì)算模型選取可以指導(dǎo)工程實(shí)踐；（2）采用鋼管樁與混凝土灌注樁結(jié)合的支護(hù)模型對(duì)于本工程是成功的，可以作為一種新型支護(hù)模型在以后工程中使用；（3）鋼管樁與混凝土灌注樁組合使用成功的關(guān)鍵是支護(hù)樁與鋼管樁間有效聯(lián)接，形成協(xié)同作用。

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作者簡(jiǎn)介：易介民（1986—），男，漢族，湖南邵陽(yáng)人，碩士研究生，工程師，主要從事巖土工程設(shè)計(jì)工作。endprint