淺談懸臂嵌巖樁在土巖組合基坑中應用

張海龍

摘要：對土巖組合的基坑，當下部巖體為較完整的中硬巖或硬質巖時，可采用懸臂嵌巖樁組成的樁錨支護結構。本文探討懸臂嵌巖樁組成的樁錨支護結構在巖體較完整的泥質粉砂巖（軟巖）中的應用。

關鍵詞：懸臂嵌巖樁；土巖組合基坑；應用

一、工程概括

某大廈設-3F地下室，基坑面積約7100平方米，基坑周長約340m，基坑設計坑底標高46.70m（黃海高程）。地面高程約59.8～60.0m，坑深13.10～13.30m。本基坑為土巖組合基坑，土層厚度約為6.1～7.4m，下部為中風化泥質粉砂巖，為軟巖，巖體較完整，基坑支護結構設計使用年限為12個月。

二、場地巖土工程及環境條件

（一）、場地周圍環境條件：根據調查，基坑西側為花圃。其他側為主干道。

（二）、場地巖土工程地質條件：本場地處長江二級階地后緣，場區土層為雜填土、粉質粘土，下伏為白堊系泥質粉砂巖。據區域資料：基巖產狀傾向南東、傾角4°～8°左右，厚度達數百米。基坑影響深度范圍內的地層有：

1素填土：雜色，稍密，稍濕；其主要成份為磚塊、砼塊、煤渣等，最大厚度6.1m。

2粉質粘土：褐黃色，可塑狀，最大厚度5.90m。

3-1強風化粉砂巖：褐紅色，強風化狀，巖體較破碎，最大厚度2.6m。

設計參數：根據場地巖土工程勘察報告并結合該地區工程實踐經驗，與基坑支護設計相關地層的設計參數取值如下：

1雜填土 γ=18.0kN/m3 C=8kPa Φ=20.0° f=20kPa

2粉質粘土 γ=18.7kN/m3 C=28kPa Φ=12.0° f=40kPa

3強風化粉砂巖 γ=20.5kN/m3 C=60kPa Φ=20.0° f=200kPa

4中風化粉砂巖 γ=24.5kN/m3 C=200kPa Φ=30.0° f=400kPa

（三）、水文地質條件

與基坑工程相關的地下水主要為上層滯水及基巖裂隙水。上層滯水及基巖裂隙水主要接受大氣降水和周圍城市管網漏水的補給，通過蒸發排泄，其水量不大，對基坑施工影響不大。地下水和土對鋼筋混凝土具微腐蝕性。

三、設計方案比選及確定

本次設計時，對基坑支護體系的方案做了技術經濟比較。綜合考慮基坑與周圍建構筑物的關系、場地工程地質及水文地質條件、施工工期和施工成本、施工技術條件和本地施工經驗等因素確定。因主干道車流量較大，對變形控制要求高，靠近主干道一側采用樁錨支護體系，錨索進入中風化粉砂巖。

基坑西側為廣場花圃，無建筑物和管線分布，對變形要求不高，基坑深約13.3m，其中上部土層厚度約7.0-7.4m，下部巖石厚度約5.9-6.1m，是可以采用懸臂嵌巖樁，技術上可行，經濟性較好。支護剖面詳見下圖：

懸臂嵌巖樁結合樁錨支護體系的設計要求如下：

樁錨支護段：采用d=1000mm灌注樁和預應力錨桿支護，支護樁樁頂設冠梁。支護樁采用C30砼，HRB400級鋼筋；冠梁采用C30砼，HRB400級鋼筋；樁端進入巖面以下2m，樁外緣距離開挖面1m。樁底設豎向鋼管增強樁的穩定性，其底端伸入基坑底以下2m，頂端伸入樁體內。

預應力錨桿采用預應力鋼絞線4Фs15.20（1×7-15.20-1860-GB/T5224），M25水泥砂漿，成品錨具。樁頂冠梁處設一道錨索，樁端設置鎖腳錨桿，錨入穩定巖體。

樁端以下應隨開挖進程及時對巖壁進行噴錨支護。錨桿長度為4m。噴射C20砼80厚，鋼筋網Ф8@200×200。

四、 懸臂嵌巖樁計算

1、 土壓力計算

填土Ka1=tg2（45-φ/2）=tg2（45-10）=0.49

粉質粘土Ka1=tg2（45-φ/2）=tg2（45-6）=0.66

強風化巖Ka1=tg2（45-φ/2）=tg2（45-10）=0.49

填土厚4.6m，p=18*4.6*0.49-2*8*0.7=29.37；

合力E1=0.5*4.6*29.37=67.55KN；

粉質粘土厚2.8m，p1=18.7*4.6*0.66-2*28*0.81=11.41

P2=18.7*7.4*0.66-2*28*0.81=45.9

合力E2=0.5*2.8*（45.9+11.41）=80.21KN；

強風化巖厚0.5m，p1=20.5*7.4*0.49-2*60*0.7<0，取0；

P2=20.7*（2.1+5.3+0.5）*0.49-2*60*0.7<0，取0；

合力E3=0KN

總土壓力合力E=67.55+80.21=91.62。

2、支點反力計算

設計支點反力標準值為Nk=200KN。

MS1水平支點反力N1=200*cos30=173.2KN

MS2水平支點反力N2=200*cos15=193.2KN

支點反力安全系數KA=（N1+N2）/E=（173.2+193.2）/147.76=2.48

3、抗傾覆穩定性計算

填土土壓力合力至樁底的距離h1=7.6m

粉質粘土土壓力合力至樁底的距離h2=3.9m

MS1至樁底的距離h3=8.2m，MS2至樁底的距離h4=4.2m

K=（N1*h3+N2*h4）/（E1*h1+E2*h2）=（173.2*8.2+193.2*4.2）/（67.55*7.6+80.21*4.2）=2.6滿足規范要求。

五、基坑監測

在基坑頂設水平位移點和沉降位移監測，在基坑中部進行錨索應力監測。基坑施工和開挖是在3月份完成的，地下室施工經歷了整個雨季。經監測，本側基坑最大水平位移約為30mm，最大沉降約為10mm，位于基坑中部。最大錨索應力約為193KN，位于基坑中部。

六、 結論

采用懸臂嵌巖樁成功的完成了基坑支護，既保障了地下室的順利施工，又節約了幾百萬的工程造價。但需要注意：

1、 在較完整的軟巖中采用懸臂嵌巖樁是可行的。但因懸臂嵌巖樁樁底位于基坑中部，所以鎖腳錨索一定要能夠提供足夠的拉力來鎖定支護樁，可采用多道錨索。

2、 當坡頂有對變形要求較嚴格的建（構）筑物或管道時，采用懸臂嵌巖樁應慎重。

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（作者單位：襄陽市漢江工程設計有限公司）