預應力管樁結合錨索支護體系在深厚淤泥場地基坑中的應用

周建雄

深圳市勘察研究院有限公司，廣東 深圳 518026

基坑工程樁錨支護結構要求支護樁可承受較大水平荷載，同時錨索需錨固于穩定地層以提供足夠的水平反力，因此在淤泥軟土場地基坑工程中，較少使用預應力管樁結合錨索支護體系。由于預應力管樁施工速度快，造價低，樁身質量可控，錨索基坑出土方便且后期不影響主體結構施工，預應力管樁結合錨索支護體系也在一些項目中取得了較好的成效[1-2]。

廣東江門某深厚淤泥場地基坑工程充分考慮該基坑工程的自身特點后，采用預應力管樁結合錨索支護體系，在保障基坑安全穩定的前提下，節約了工期及造價，為類似場地基坑工程積累了寶貴經驗。

1 工程概況

1.1 基坑工程基本條件

廣東江門某房建項目，用地面積約58631m2，周長約968m，整體1層地下室，局部設置2層地下室，基坑開挖底標高負一層區域為0.25m及負二層區域為-3.55m，塔樓區域加深0.95m，基坑開挖深度為1.2～9.0m，基坑安全等級為二級。

1.2 基坑周邊環境條件

基坑西側為相鄰在建項目，該在建基坑底標高為-2.45m，經溝通該側與該項目基坑作挖通處理。基坑北側為空地，施工前平整至1.45m標高，該側支護高度僅為1.25m，采用放坡支護。基坑東側為規劃道路，基坑開挖時道路正在對路基下方淤泥進行堆載預壓處理，堆載后現狀標高為3.5～4.2m，該側為一層地下室區域，支護高度為3.25～4.90m，規劃道路外為相鄰在建項目，該項目基坑已回填。基坑南側亦為堆載預壓中的規劃道路，堆載后現狀標高為4.2～4.5m，該側為二層地下室區域，支護高度為8.7～9.0m。基坑環境等級為三級，基坑各側周邊環境條件如圖1所示。

圖1 基坑周邊環境

1.3 工程地質及水文地質條件

場地原始地貌為沖積平原，現已被人工改造整平，根據巖土勘察報告，場地內主要地層有素填土（Q4ml）、淤泥（Q4al）、粉質黏土（Q4al）、中砂（Q4al）及強風化砂礫巖（E），其中淤泥層為灰黑色，呈流塑狀態，含砂粒，有輕微腐臭味，具有含水量大、孔隙比大及壓縮性高的特點，揭露層厚1.80～22.50m，平均厚度為9.04m。該項目基坑側壁土層主要為素填土及淤泥，基坑底土層主要為淤泥。各巖土層主要物理力學參數如表1所示。場地東北側100m外有河流，常年流水，地下水主要受大氣降水補給，穩定地下水位埋深約0.98m，隨季節性變化，變化幅度2～3m。

表1 巖土層主要物理力學參數指標

2 預應力管樁結合錨索支護

2.1 基坑支護選型

淤泥軟土場地基坑工程常用的可靠支護方式為樁撐支護，但其造價高，對工期影響大，且該項目西側及北側由于基坑挖通或現狀標高較低，無法提供有效的支撐反力點，樁撐方案較難實現。軟土基坑若采用樁錨支護方式，通常變形較大，由于該項目周邊規劃道路正在進行堆載預壓施工，預壓過程會產生較大沉降，同時淤泥工程性能逐漸變好，周邊環境對基坑變形的承受能力較強，故該基坑設計可通過坑頂卸載、被動區加固及加大錨索入射角度等措施保障基坑穩定性[3]。在樁身強度滿足設計要求的前提下，為加快施工效率，支護樁優先選擇預應力管樁。綜合可靠性、工期及造價等因素，該項目基坑采用預應力管樁結合錨索支護方式，并對被動區淤泥進行加固。

2.2 基坑支護方案

基坑東側及南側采用樁錨支護，支護樁采用PC600C110型預應力管樁，管樁水平間距為0.8m，樁底穿透淤泥層，樁后布置1排D550@400攪拌樁止水擋土，樁前被動區采用D550攪拌樁設置5.35m寬的水泥土加固區，基坑豎向設置1～2道預應力錨索，錨索水平間距為1.6m，入射角度為45°，長度為36～45m，軸向拉力標準值為250kN，桿體選用3根φ15.2mm鋼絞線，鋼絞線抗拉強度標準值為1860MPa。基坑支護典型剖面圖如圖2、圖3所示。

圖2 基坑東側支護典型剖面圖（單位：mm）

圖3 基坑南側支護典型剖面圖（單位：mm）

2.3 相關計算分析

采用增量法[4]對基坑開挖過程的各工況進行計算分析，計算得到東側及南側剖面的變形、樁身彎矩及剪力、基坑穩定性等指標，具體如表2所示，其中樁頂水平位移限值取0.006H（H為基坑開挖深度）及60mm的較小值，即東側30mm，南側54mm，樁身彎矩及剪力限值取對應承載力設計值，各項指標均滿足相關規范要求。

表2 基坑剖面計算結果匯總表

3 基坑施工及監測

3.1 基坑施工概述

該項目基坑主要施工流程為場地平整→施工攪拌樁→施工預應力管樁→施工第一道錨索→開挖基坑至第二道錨索底標高→施工第二道錨索→開挖至基坑底標高。

攪拌樁采用四噴四攪工藝，水泥摻量不小于20%，攪拌下降及提升速度不大于0.6m/min。在攪拌樁初凝前，立即施打預應力管樁，每根管樁長12m，配樁時，按最上一段管樁為12m控制。預應力錨索在淤泥層中采用雙套管跟進成孔，以避免塌孔，后進行二次注漿成錨，在錨固體達80%設計強度后張拉鎖定。基坑土方開挖嚴格控制超挖量，超挖深度不大于0.5m。

3.2 基坑監測

基坑采用信息化施工，土方開挖過程中，對樁頂水平位移及沉降、周邊地表沉降、錨索拉力及地下水位等進行監測，其中樁頂水平位移為關鍵監測指標。

樁頂水平位移監測如圖4所示。WY1、WY2為東側樁頂水平位移監測點，WY3、WY4為南側樁頂水平位移監測點，樁頂水平位移隨基坑開挖呈增加趨勢，開挖至基坑底后，東側最大樁頂水平位移為20.1mm，南側為31.9mm，均小于監測預警值。

圖4 樁頂水平位移監測

基坑開挖過程中，各項監測指標均未超過監測預警值，預應力管樁結合錨索支護體系起到較好的支護效果，基坑安全穩定。

4 結論

（1）深厚淤泥場地基坑采用預應力管樁結合錨索支護體系通常變形較大，可應用于周邊環境對基坑變形控制要求較低的區域。

（2）該支護體系設計時，需重點對樁頂變形、樁身彎矩及剪力及支護結構穩定性進行驗算，確保基坑安全穩定。

（3）根據基坑淤泥軟土的厚度，可采用水泥攪拌樁對樁前被動區進行加固的措施。

（4）基坑需采用信息化施工，實時關注基坑變形特征，監測指標中，樁頂水平位移為關鍵指標。