旋噴擴(kuò)大頭錨桿—雙排樁門架式新型組合支護(hù)體系在軟土地區(qū)深基坑工程中的應(yīng)用

楊昌亞

摘要：旋噴擴(kuò)大頭錨桿—雙排樁門架式新型組合支護(hù)體系綜合了傳統(tǒng)支護(hù)方案的優(yōu)點(diǎn)，在工程應(yīng)用上取得了較為明顯的效果?；诠P者的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本文首先介紹了廣東佛山市順德利保商貿(mào)中心項(xiàng)目基坑支護(hù)的工程概況，然后提出了該支護(hù)方案的思路選擇以及設(shè)計(jì)，接著討論了基坑開挖后的效果，最后針對(duì)兩種不同的支護(hù)形式做了對(duì)比分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了本案支護(hù)的先進(jìn)性。本文研究首次提出了擴(kuò)大頭錨桿與雙排樁門架式聯(lián)合支護(hù)方案，對(duì)今后軟基支護(hù)相關(guān)研究具有一定的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：軟土地區(qū)深基坑支護(hù)；擴(kuò)大頭錨桿；雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

1.引言

旋噴擴(kuò)大頭錨桿—雙排樁門架式新型組合支護(hù)體系是在本文中首次提出的一套適用于軟土深基坑工程的新型支護(hù)方案，該方案是對(duì)傳統(tǒng)的擴(kuò)大頭錨桿和雙排樁門架式支護(hù)方案的有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)支護(hù)方案的改良優(yōu)化。該支護(hù)方案在廣東佛山市順德利保商貿(mào)中心項(xiàng)目基坑支護(hù)工程中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用，并得到了較為理想的支護(hù)效果。該工程的成功實(shí)施為今后在珠三角地區(qū)類似深基坑工程設(shè)計(jì)施工提供了有價(jià)值的參考經(jīng)驗(yàn)。

2.工程概況

利保商貿(mào)中心項(xiàng)目位于佛山市順德區(qū)龍江鎮(zhèn)廣湛公路的東側(cè)，龍洲路南側(cè)。建設(shè)單位為佛山市利保置業(yè)投資有限公司。該工程擬建場(chǎng)地總用地面積23479.90m2，總建筑面積176655 m2；擬建物為會(huì)展中心，設(shè)計(jì)12F，控高約72.8m～73.8m。場(chǎng)地設(shè)3層地下室，基坑開挖深度約為15.1m～16.7m，基坑支護(hù)安全等級(jí)為一級(jí)，根據(jù)不同的外部環(huán)境條件及不同地質(zhì)條件的特點(diǎn)，基坑支護(hù)共劃分為10個(gè)剖面進(jìn)行支護(hù)，基坑周長(zhǎng)約568.9m。

本基坑地處珠江三角洲沖積平原，屬河口三角洲沖堆積地貌類型區(qū)。場(chǎng)地南側(cè)、東側(cè)為15m～20m水泥路，隔路為家具材料商城；北側(cè)為龍洲路；西側(cè)為廣湛公路。根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)區(qū)第四系（Q）堆積物發(fā)育，按成因類型可劃分為表土層（Qml+Pd）、沖積層（Qal）、殘積層（Qel）；基巖為白堊系（K）泥質(zhì)砂巖、礫巖、砂巖：其風(fēng)化程度分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化3個(gè)層帶?；又ёo(hù)開挖范圍土層為素填土層、淤泥質(zhì)土夾粉砂層、中砂層、淤泥質(zhì)土層、粉砂層、礫砂層、粉質(zhì)粘土層、風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層、強(qiáng)風(fēng)化礫巖層，地下水位埋深較淺?；硬捎秒p排樁加多排擴(kuò)大頭錨桿新型組合體系進(jìn)行支護(hù)。

3.工程典型支護(hù)剖面

本典型剖面基坑深度16.7m，采用雙排樁支護(hù)，前排樁Ф1.2m@1.8m，嵌固深度16.0m，后排樁Ф1.2m@1.8m，嵌固深度16.0m，前后排樁中心距3.5m，樁身砼強(qiáng)度C30；采用Ф850@600三軸攪拌樁截水帷幕，前排樁間采用Ф1000@1800大直徑攪拌樁加固擋土、設(shè)5排擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索。典型支護(hù)剖面圖如圖1所示。

4.旋噴擴(kuò)大頭錨桿—雙排樁門架式組合支護(hù)體系

4.1旋噴擴(kuò)大頭錨桿在深基坑支護(hù)中的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

旋噴擴(kuò)大頭錨桿，是采用高壓噴射原理在錨孔底部一段長(zhǎng)度范圍內(nèi)對(duì)孔壁土體進(jìn)行切割擴(kuò)孔并置換充填水泥漿而形成一個(gè)圓柱狀的擴(kuò)大頭，其學(xué)術(shù)名稱為高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿，其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

傳統(tǒng)的錨固技術(shù)借助錨桿、錨索對(duì)巖土體的摩擦作用產(chǎn)生抗拔力對(duì)圍巖體進(jìn)行錨固，然而擴(kuò)大頭錨桿對(duì)末端錨固進(jìn)行了優(yōu)化改良，整個(gè)錨桿可產(chǎn)生三種錨固力，即：在非擴(kuò)大頭部分產(chǎn)生與傳統(tǒng)錨桿相同的摩擦力；在擴(kuò)大頭的側(cè)壁產(chǎn)生接觸面積更大的摩擦力；在擴(kuò)大頭端部產(chǎn)生對(duì)巖體的壓力。擴(kuò)大頭錨桿產(chǎn)生的摩擦和端頭壓力可以在一定程度上增強(qiáng)支護(hù)效果。擴(kuò)大頭錨桿的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是可靠性高、離散性小、質(zhì)量穩(wěn)定。大量的工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在相同地層中擴(kuò)大頭錨桿的抗拔力和位移較為穩(wěn)定，與普通錨桿相比，表現(xiàn)出較小的離散性。二是抗拔力高。由于擴(kuò)大頭的作用，在頂端產(chǎn)生了較為穩(wěn)定的壓力，進(jìn)而整體上產(chǎn)生較大的粘合力，進(jìn)一步增大了其抗拔力。三是安全性好，地層條件合適完全可以替代內(nèi)支撐。四是節(jié)省工期。與普通錨桿相比，錨桿工程量（總延米，根數(shù)）節(jié)省50%以上。五是適用性廣。擴(kuò)大頭錨桿是普通錨桿的改良，一般而言，普通錨桿的適用工程同樣也能適用擴(kuò)大頭錨桿，針對(duì)軟基，普通錨桿不能達(dá)到理想的支護(hù)效果，但可以施工擴(kuò)大頭錨桿。

4.2雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)

雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是深基坑支護(hù)中常用的支護(hù)方案，它是一種由兩組平行的混凝土樁加冠梁的形式組合而成，是一種典型的門式剛架結(jié)構(gòu)。圖3是雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的常見模型。

在該模型中，序號(hào)1為前排樁，序號(hào)2為后排樁，序號(hào)3、5為鋼架梁，序號(hào)4為樁頂冠梁。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)與中間的巖土體形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)后，能有效增強(qiáng)整體的抗傾覆能力，尤其是在軟基支護(hù)中能夠有效避免側(cè)向變形情況的出現(xiàn)。鑒于雙排樁支護(hù)沒有進(jìn)行錨索支撐，這就不會(huì)影響土方的開挖、地下結(jié)構(gòu)的施工，可以實(shí)現(xiàn)多工程聯(lián)合施工，這對(duì)節(jié)省工期具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

4.3雙排樁加旋噴擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)與內(nèi)支撐支護(hù)的比較

佛山順德利保商貿(mào)中心基坑支護(hù)工程原支護(hù)方案采用內(nèi)支撐支護(hù)，我公司經(jīng)計(jì)算提出第二種支護(hù)方案，采用雙排樁加擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)思路，現(xiàn)將二種支護(hù)方案在價(jià)格、施工工期及工程樁施工三個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比。價(jià)格、施工工期對(duì)比結(jié)果如下表1、表2所示。

價(jià)格綜合對(duì)比，在支護(hù)方案中，樁錨支護(hù)方案要比內(nèi)支撐方案造價(jià)低1000萬(wàn)左右，在土方方面，無(wú)支撐方案中的土方價(jià)格比有支撐方案少330萬(wàn)元。

內(nèi)支撐支護(hù)方案因存在內(nèi)支撐，需要在地面開始做工程樁（人工挖孔樁除外），在工程樁施工費(fèi)用中又增加了空樁的費(fèi)用，并且工程樁孔位及質(zhì)量存在隱患。樁錨支護(hù)方案中，工程樁在基坑底面施工，沒有空樁的費(fèi)用，大大地提高了工程樁施工質(zhì)量?？傊撛O(shè)計(jì)方案降低了對(duì)工程樁的不利影響。

5.開挖后效果

利保商貿(mào)中心基坑支護(hù)工程監(jiān)測(cè)工作由建設(shè)單位委托廣東省地質(zhì)物探工程勘察院承擔(dān)，于2014年2月18日進(jìn)行首次觀測(cè)，共進(jìn)行基坑周邊道路、房屋沉降監(jiān)測(cè)，基坑坡頂、樁頂水平位移監(jiān)測(cè)，基坑坡頂沉降監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)、樁體測(cè)斜監(jiān)測(cè)、錨索拉力監(jiān)測(cè)等共6項(xiàng)監(jiān)測(cè)。根據(jù)《利保商貿(mào)中心基坑支護(hù)工程基坑變形監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)報(bào)》相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，基坑目前除了地下水位有部分下降已超過1.0m，基坑周邊道路由于屬于軟基路面，下臥路基地層為高靈敏性的流塑狀淤泥質(zhì)土，局部沉降略超出控制值30mm，其它基坑坡頂沉降位移、水平位移、深層土體水平位移、支護(hù)樁鋼筋應(yīng)力、錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)均為正常狀態(tài)，特別是開挖至基坑底后，期間經(jīng)歷了2015年10月4日的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“彩虹”，是1949年以來(lái)十月登陸廣東最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)，基坑一小時(shí)內(nèi)被水浸泡滿，臺(tái)風(fēng)過后根據(jù)專家意見緩抽緩排，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的原則，用了半個(gè)月時(shí)間將積水抽排完，基坑安然無(wú)恙，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)仍正常，令當(dāng)?shù)刭|(zhì)監(jiān)部門及專家們都感嘆不已。笑稱“坑堅(jiān)強(qiáng)”。該基坑設(shè)計(jì)使用年限僅一年，由于業(yè)主規(guī)劃原因，主體施工延遲，超期服役一年多（即開挖至坑底后兩年有一半未回填），當(dāng)?shù)貙＜覀冊(cè)谶M(jìn)行基坑延期評(píng)審時(shí)均建議基坑各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)正常，感觀良好，可以觀察使用，暫不必做加固處理措施。用鐵的事實(shí)說(shuō)明了這種支護(hù)形式的安全可靠性。圖4為開挖至基坑底的照片。

6.結(jié)語(yǔ)

在佛山市順德利保商貿(mào)中心基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用結(jié)果證實(shí)旋噴擴(kuò)大頭錨桿與雙排樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在坡頂位移、坡頂沉降、深層土體位移控制以及鋼筋應(yīng)力、錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)方面均取得了較為理想的支護(hù)效果。該支護(hù)方案不僅可以降低工程預(yù)算、縮短施工工期，還可以降低對(duì)工程樁的不利影響?？傊?，擴(kuò)大頭錨桿與雙排樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在超深軟土基坑支護(hù)中的具備一定優(yōu)越性，值得推廣。

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