全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

摘? 要：在深基坑支護(hù)中應(yīng)用最普遍的錨桿為端頭錨固型錨桿，近年來(lái)在一些空間受限及松散土體支護(hù)中廣泛使用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿。本文通過(guò)對(duì)全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿加固機(jī)理的分析，并結(jié)合咸陽(yáng)市某深基坑支護(hù)工程實(shí)踐，該工程采用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿替代端頭錨固型錨桿對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，并利用MIDAS GTS軟件對(duì)兩種錨固形式進(jìn)行計(jì)算分析;基坑變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿支護(hù)效果良好。

關(guān)鍵詞：深基坑;端頭錨固型錨桿;全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿;MIDAS GTS軟件

中圖分類號(hào)：TU476? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著城市地下空間不斷被開發(fā)利用，基坑支護(hù)的深度和難度在日趨增加。巖土錨桿技術(shù)控制變形效果好、施工工藝簡(jiǎn)便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)，被廣泛應(yīng)用于深基坑支護(hù)工程中。

全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿，即錨桿全長(zhǎng)與砂漿粘結(jié)，將錨桿插入鉆孔中，通過(guò)在孔內(nèi)對(duì)錨桿進(jìn)行全長(zhǎng)灌注水泥砂漿，再施加預(yù)應(yīng)力，使錨桿全長(zhǎng)與巖土體粘結(jié)在一起而共同受力，通過(guò)錨桿將張拉力傳至深部穩(wěn)定巖土體中，以抵抗土壓力，實(shí)現(xiàn)錨桿對(duì)巖土層的錨固。設(shè)置全長(zhǎng)粘結(jié)錨桿，可以增大錨固力，同時(shí)對(duì)錨桿有較好的防腐效果。

1全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿加固機(jī)理

（1）加筋作用。全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿類似于土釘，對(duì)原位土體具有加筋作用，增加了土體強(qiáng)度，減小了主動(dòng)土壓力。

（2）錨固作用。在有限空間土體內(nèi)或硬塑粘性土中，潛在的破裂面與水平面夾角大于45°+φ/2[1]，全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿在理論破裂面之外的長(zhǎng)度，起到一定的錨固作用，提供錨固力。全粘結(jié)錨桿通過(guò)承受拉力的桿體將表層松散土體的荷載傳遞至深部穩(wěn)定巖土體中，實(shí)現(xiàn)錨固作用。

（3）連結(jié)作用。通過(guò)施加全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿，使樁錨結(jié)構(gòu)形成整體的受力體系，同時(shí)將支護(hù)結(jié)構(gòu)和地層緊密地連結(jié)在一起。

（4）全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿是一項(xiàng)超前加固措施，一旦基坑產(chǎn)生滑動(dòng)面，全粘結(jié)錨桿不發(fā)揮作用。

2工程案例

2.1工程概況

本工程位于咸陽(yáng)市秦都區(qū)，基坑長(zhǎng)46.40 m，寬23.80 m，基坑深度10.70～11.70 m，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。

基坑?xùn)|側(cè)深度10.7 m，毗鄰秦皇南路，基坑?xùn)|側(cè)中間有一正在施工的頂管工作坑，工作坑距基坑下開挖線8.50 m，工作坑長(zhǎng)6.0 m，寬4.0 m，深6.0 m，頂管直徑2.0 m。距下開挖線約4.0 m處有一條φ600 mm的波紋雨水管線，走向與基坑?xùn)|側(cè)平行，埋深約2.0 m。

2.2工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地貌單元屬于渭河左岸一級(jí)階地，地面高程介于390.15～390.85 m之間，基坑地層結(jié)構(gòu)自上而下為：①層素填土，層厚2.5m;②層黃土狀土，層厚7.0m;③層粉質(zhì)黏土，層厚10.0m;④層粗砂，層厚2.0m;⑤層粉質(zhì)黏土，層厚1.0m;⑥層粗砂，層厚11.50m。

地下水位埋深為8.30～8.60m，對(duì)應(yīng)高程為381.55～382.07m，屬于潛水類型。基坑采用管井降水。

2.3支護(hù)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

原支護(hù)設(shè)計(jì)采用雙排樁，并設(shè)一道端頭錨固型錨桿進(jìn)行支護(hù)，前后排樁樁長(zhǎng)均為20.6 m，樁徑均為0.8m，樁間距1.60 m，樁排距2.0 m，矩形布置，在冠梁下5.0 m處設(shè)一道長(zhǎng)15.0 m的端頭錨固型錨桿。錨桿傾角20°，以減小錨桿施工對(duì)秦皇南路范圍內(nèi)市政設(shè)施的影響。

為避讓頂管工作坑，原初步設(shè)計(jì)錨桿設(shè)置在冠梁以下5.0 m處，錨桿設(shè)置位置偏低，不利于變形控制。污水管線位于秦皇南路中心線處，埋深大于6 m，錨桿施工無(wú)法避讓。

結(jié)合類似的工程經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，采用三道9 m長(zhǎng)的全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿替代原設(shè)計(jì)的一道端頭錨固型錨桿，基坑結(jié)構(gòu)安全，支護(hù)結(jié)構(gòu)變形滿足規(guī)范要求。全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿桿體材料為2根Ф20鋼筋，預(yù)應(yīng)力50KN，豎向間距2.5m， 其余的設(shè)計(jì)參數(shù)不變。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)圖1。

另外，基坑地面以下2.5m為素填土，采用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿更有利于上部松散土體的變形控制。減小施工對(duì)市政管線及設(shè)施的影響。

3 MIDAS GTS軟件數(shù)值模擬分析

結(jié)合本工程實(shí)例，利用MIDAS GTS軟件分別建立雙排樁+端頭錨固型錨桿、雙排樁+全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿的二維模型，并按照設(shè)計(jì)開挖工況逐一模擬分析，比較基坑開挖至10.70m深時(shí)基坑位移、排樁彎矩及錨桿軸力計(jì)算分析結(jié)果。

3.1位移分析

通過(guò)圖2～圖5的基坑位移云圖可以看出，兩種支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移和豎直位移接近，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案基坑位移滿足規(guī)范要求，且豎直位移小于優(yōu)化前方案的豎直位移，說(shuō)明全粘結(jié)錨桿在控制松散土體的變形有效果，對(duì)松散土體起到了加固作用。

3.2排樁彎矩分析

通過(guò)圖6～圖8的彎矩云圖的對(duì)比分析可以看出：后排樁的彎矩值大小明顯增加，連系梁的產(chǎn)生的彎矩逐漸增大，說(shuō)明錨桿在樁錨支護(hù)體系中發(fā)揮著重要的作用。通過(guò)錨桿的連結(jié)作用，使樁土共同受力。

通過(guò)圖7和圖8的彎矩云圖可以看出：（1）優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案彎矩分布范圍明顯減小，彎矩的絕對(duì)值減小，彎矩分布趨向均勻，樁身最大彎矩變小。（2）全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿在調(diào)整樁錨支護(hù)體系受力方面的效果顯著。

3.3錨桿軸力

通過(guò)圖9和圖10的錨桿軸力云圖可以看出，一道端頭錨固型錨桿的軸力從自由段到錨固段由210.035KN減小到90.904KN，且自由段的軸力由210.035KN衰減至170.325KN，錨固段的軸力由170.325KN衰減至90.904KN。自由段的軸力分析與理論分析有差異，這是由于數(shù)值模擬誤差導(dǎo)致，但總體的軸力衰減變化規(guī)律與理論相吻合。三道全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿的軸力分布比較均衡，整體呈遞減趨勢(shì)，錨桿軸力最大值71.308KN位于第一道錨桿上，這是由于上部素填土較厚，全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿發(fā)揮作用大的結(jié)果。

4基坑變形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

對(duì)基坑?xùn)|側(cè)G5～G8四個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的23期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表1。

變形監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，基坑監(jiān)測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)無(wú)異常，滿足基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，充分說(shuō)明雙排樁+三道全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿支護(hù)選型安全可行，設(shè)置短而密的全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿能夠控制基坑變形。

5結(jié)語(yǔ)

（1）理論分析及工程實(shí)踐表明，雙排樁+全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿方案可行，能夠保證基坑安全。雙排樁所受彎矩的絕對(duì)值減小，彎矩趨向均勻，可同時(shí)減小樁身的配筋。

（2）全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿在調(diào)整樁錨支護(hù)體系受力方面的效果顯著。

（3）全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿較端頭錨固型錨桿水平變形大，這是由于全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿較短，提供錨固力有限。工程實(shí)踐中要結(jié)合具體的工程條件，靈活選用。

（4）全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿適用于地層加固和容許地層有適量變形的工程，對(duì)松散地層加筋加固效果明顯，且能提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 120-2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

收稿日期：2021-08-01

作者簡(jiǎn)介：封磊（1988—），男，陜西商洛人，研究生，工程師，研究方向：陜西關(guān)中黃土地區(qū)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工。