鋼管樁結合預應力錨桿在超深基坑支護工程中的應用

姚傳堃，艾華亮，王春紅

（1.青島華睿停車科技發(fā)展有限責任公司，山東 青島 266000；2.青島業(yè)高建設工程有限公司，山東 青島 266000）

0 前言

對于變形控制要求較高的深基坑而言，一般采用大直徑灌注樁加錨桿支護，該方案技術成熟，安全度高，造價適中。但由于城區(qū)地皮過于緊張，開發(fā)商通常要充分利用紅線范圍進行建設，周邊均為已建建筑物、地下管線，這就造成基坑只能直立開挖，而且往往上部錨桿及大直徑灌注樁的施工空間不足，無法實施。基坑支護的發(fā)展就是不斷探索一些新的支護技術，青島華潤中心悅府二期8號樓深基坑中采用鋼管樁+預應力錨桿的方法進行支護，取得成功，為該類基坑支護的設計和施工積累豐富的經驗。

1 工程概況

工程場區(qū)位于青島市市南區(qū)山東路10號，原海軍潛艇學院院內，靠近北海賓館位置。包括1棟高層建筑（44~50層），建筑設計室內坪標高±0.00=11.00m，地下4層，基底標高2.15m。基坑周長約136m。場區(qū)地面標高約24~28.75m，基坑開挖深度26.6m，該基坑安全等級為一級。

1.1 工程地質與水文地質條件

1.1.1 地形地貌

地形：勘察期間，場區(qū)地形經開挖，改造較大，整體為西高東低。

地貌：場區(qū)地貌單元為剝蝕斜坡地貌，后經人工改造。

1.1.2 工程地質條件

本項目地層結構層序較為清晰，結構較為簡單，主要為人工填土以及第四系上更新統洪沖積層。巖面較高，為燕山晚期花崗巖、后期侵入的細粒花崗巖巖脈，場區(qū)碎裂狀花崗巖及砂土狀碎裂巖等構造巖發(fā)育。

1.1.3 地下水

本項目地下水主要由風化裂隙水和構造裂隙水組成，地下水絕對標高24~14m，風化裂隙水量較小，構造裂隙水量較為豐富，且具有一定承壓性。

1.2 基坑周邊環(huán)境條件

該工程基坑西側為北海賓館和地下200t消防水箱。其中北海賓館主樓16層，1層地下室，裙樓2層，半地下室，墻下條形基礎，主樓距離地下車庫輪廓線最近距離約23m，裙樓距離地下車庫輪廓線最近距離約10.9m；地下200t消防水箱，距離地下車庫輪廓線最近距離約9.35m。基坑北側為現狀磚混4層現場辦公樓，獨立基礎。基坑其余兩側與萬象城基坑接通。

2 基坑支護設計

2.1 方案論證

該基坑是目前青島市較深的深基坑，難點在于基坑的西南緊鄰北海賓館，無放坡空間，并且靠近北海賓館較近，增加了此范圍內垂直開挖和支護的難度。初步方案考慮上部土層部分采用雙排灌注樁支護，下部預應力錨桿支護。因該方案需要占用紅線以外場地，建設單位難以協調。后經設計、施工技術人員及有關專家反復論證，決定在北海賓館一側采用雙排鋼管樁配合預應力錨桿的支護形式進行施工。

2.2 基坑支護設計典型斷面

根據基坑不同的周邊環(huán)境及地質條件把四周分為5個單元，其中條件最為復雜的斷面為C單元，這個斷面介紹如下。

本單元位于施工基坑的西面，緊鄰已有建筑物的裙房，開挖深度26.6m，基坑側壁緊靠北海賓館毛石擋墻。由于本單元開挖深度較深，如果選擇從地表直接打孔至基底以下：①施工難度大，垂直度稍有偏斜，底部移位太大，肯定會造成土建工作空間不足的問題；②鋼管樁要承受的水平方向的剪力和彎矩較大。后經反復論證，決定將本單元從深度中段留設錯臺，分為上下兩段進行支護施工。上半段施工雙排鋼管樁，鋼管樁頂部設冠梁；下半段由于巖層風化程度較差，堅硬且?guī)r石較為完整，改為施工一排鋼管樁，控制鋼管樁施工及開挖的垂直度。為確保上半段雙排鋼管樁的嵌固效果滿足要求，在中間臺階處整體現澆鋼筋混凝土梁和預應力錨桿予以錨固加強，錨桿均設計為較大噸位的預應力錨索，旨在控制基坑變形。

3 施工過程中主要問題及解決辦法

3.1 鋼管樁施工

鋼管樁設計孔徑200mm，樁芯鋼管外徑146mm，采用高風壓潛孔鉆施工，由于鋼管過長，吊裝過程中不可避免地發(fā)生彎曲，下入孔內時大部分難以到位，外露較多，處理起來非常麻煩，經研究鉆頭改為220mm后，鋼管下入均較順利。

靠近北海賓館處，鋼管樁鉆孔至10m深度左右時，遇巖石破碎帶，有漏風、卡鉆等情況，無法向下鉆進，采取注漿固結破碎帶后重新鉆孔的方法進行了解決，具體方法：在鋼管樁部位間隔4~5m布設壓漿孔，壓漿孔采用偏心錘帶套管鉆進，孔徑φ108mm，穿過破碎層，成孔后埋設鋼制注漿管，將注漿管口密閉后壓力注漿，漿液上強度2d以后再行鋼管樁鉆孔。

4.2 面層及噴射腰梁施工

該基坑以風化花崗巖地層為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，開挖需要爆破，采用常規(guī)爆破后，坡面凹凸不平，差別很大，面層設計厚度100mm，實際施工該厚度很大部分不能覆蓋鋼筋網，現場進行加厚，保證鋼筋網的保護層厚度。

若采用支模澆筑商混凝土的方法進行腰梁施工，效率較低且工序復雜。在該過程中我們進行改進，綁扎完面層鋼筋后不進行噴混凝土施工，而是繼續(xù)綁扎腰梁鋼筋，綁扎完成后，在鋼筋底部及側面綁扎保護層墊塊，綁扎鋼絲網作為模板，腰梁與面層同時進行噴混凝土施工，極大地加快了施工速度。

4.3 支護工序銜接的調整

本項目工期非常緊，預應力錨桿注漿體的強度上升較慢，張拉施工的技術間歇成為制約本項目工期的一個重要問題。對于基坑下部穩(wěn)定巖層且設置有超前支護鋼管樁的位置，分四個方面將施工工序進行調整：

（1）錨桿注漿液及噴射腰梁材料中添加早強劑，盡快提升注漿體及腰梁的強度。

（2）本層錨桿注漿、腰梁噴射完成后一天，安裝錨具，通知土方開挖下一層施工工作面。

（3）利用下層工作面施工的時間作為上層錨桿張拉的技術間歇，下層工作面完成前，上層強度達到設計要求后進行張拉鎖定預應力錨桿。

（4）本部為施工時，通知監(jiān)測單位加強對此部位的變形監(jiān)測，一旦有超出常規(guī)的變化預警，及時上報。

調整現場施工工序后，有效的利用了張拉技術間歇的時間，保證進度要求。現場基坑監(jiān)測數據顯示，施工期間的基坑穩(wěn)定，位移在正常范圍內。

而對于沒有鋼管樁的部位，仍應嚴格遵循上層張拉支護后，下層才能開挖的原則。由于工期緊迫，現場局部沒設鋼管樁的部位，在上層錨桿強度沒有達到開挖條件即行開挖，出現坡頂位移過大造成險情，后及時回填加固才避免了事故的發(fā)生。

4 監(jiān)測結果

4.1 監(jiān)測內容及平面布置

監(jiān)測內容主要包括支護結構水平位移監(jiān)測、沉降觀測、周邊建筑物沉降監(jiān)測、錨桿軸力監(jiān)測。

4.2 監(jiān)測成果

水平位移監(jiān)測曲線（見圖1）。

圖1 坡頂水平位移監(jiān)測曲線

垂直位移監(jiān)測曲線（見圖2）。

圖2 坡頂垂直位移監(jiān)測曲線

臨近建筑物沉降監(jiān)測（見圖3）。

圖3 臨近建筑物沉降監(jiān)測曲線

錨桿軸力監(jiān)測（見圖4）。

圖4 錨桿軸力監(jiān)測曲線

監(jiān)測數據顯示，本項目基坑水平位移、垂直位移、建筑物沉降位移值都在規(guī)范允許范圍內，安全穩(wěn)定。2015年7月施工完畢，位移趨于穩(wěn)定。

基坑施工期間預應力錨桿軸力監(jiān)測數據表明，預應力錨桿的軸力普遍有增加及減小的振蕩現象，分析系開挖后土壓力增大、爆破時側壁瞬時壓力加大等原因造成錨桿軸力加大，而臨近或下層錨桿張拉造成錨桿預應力損失，監(jiān)測軸力變小，后期錨桿軸力表現平穩(wěn)，說明基坑側壁趨于穩(wěn)定。

5 結語

基于施工環(huán)境較為特殊，在本基坑中創(chuàng)造性地采用了微型樁超前支護、預應力錨桿分層支護的方法，取得成功，基坑位移在規(guī)范允許范圍內，同時，在施工過程中創(chuàng)新采用多種即可監(jiān)測手段，從而保證施工過程的安全性，為該類基坑的支護積累豐富的設計和施工經驗。