雙排微型樁+錨桿在基坑工程中的應(yīng)用

張道勇，朱林英，申海平

(1.中機國際工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007; 2.湖南省地球物理地球化學(xué)調(diào)查所，湖南 長沙 410000)

隨著地下空間的利用開發(fā)力度加大，很多項目都需要進(jìn)行專項基坑支護(hù)，而基坑工程作為一種臨時工程，建設(shè)方都寄希望確保安全的情況下，盡量減少工程造價，以減少工程投資。微型樁作為一種新型的支護(hù)方式在基坑工程中已得到較為大量的應(yīng)用[1]，其優(yōu)點是施工工藝簡單，速度快，特別是在不具備做樁錨且對周邊變形要求嚴(yán)格的實際環(huán)境中應(yīng)用較多[2]。而往往單排微型樁自身的抗彎(剪)性能有限，對基坑深度較深，變形要求更為嚴(yán)格情況下，其適用性有限，因此為了解決上述問題，特采用雙排微型樁+錨桿支護(hù)，加強其側(cè)向剛度[3]。

1 計算原理分析

關(guān)于雙排樁的理論計算，目前仍處在一種模糊狀態(tài)[4]，目前計算是將雙排樁當(dāng)做一個剛架結(jié)構(gòu)，利用其抗側(cè)移剛度遠(yuǎn)大于單排懸臂結(jié)構(gòu)，樁頂位移明顯小于單排懸臂樁等優(yōu)點。且由于微型樁樁身直徑相較于樁間距滿足基坑設(shè)計規(guī)范要求，同樣將其當(dāng)做一剛架結(jié)構(gòu)，其計算模型仍是采用雙排樁土的側(cè)限約束假定，認(rèn)為樁間土對前后排樁的土反力與樁間土的壓縮變形有關(guān)，將樁間土看做水平單向壓縮體，按土的壓縮模量確定水平剛度系數(shù)，同時考慮基坑開挖后樁間土應(yīng)力釋放后仍存在一定的初始壓力，計算土反力時反應(yīng)及其影響，初始壓力按照樁間土自重占滑體自重的比值關(guān)系確定。雙排微型樁樁頂通過結(jié)構(gòu)板或者連梁連接，微型樁及連接構(gòu)件均是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可參考類似雙排樁的計算原理。

2 工程實踐

2.1 工程概況

長沙市芙蓉區(qū)某項目，場地原始地貌屬河流侵蝕堆積地貌，為瀏陽河沖積階地，現(xiàn)狀已基本推填整平。擬建項目室外設(shè)計地坪標(biāo)高為34.60 m，設(shè)2層地下室，其基坑底開挖標(biāo)高為25.80 m，基坑開挖支護(hù)高度5.20 m～8.80 m。基坑西側(cè)為市政道路，南側(cè)一局部緊鄰已建售樓部，基坑側(cè)壁安全等級為一級，重要性系數(shù)為1.1。

2.2 場地工程水文地質(zhì)條件

2.2.1 地層條件

根據(jù)勘察報告，基坑開挖范圍的地層情況如下：

雜填土：黃褐、灰褐、灰色、褐紅等色，稍濕，主要由黏性土夾碎磚、碎混凝土、煤渣等組成，硬雜質(zhì)含量約10%～30%，系新近機械堆填而成，結(jié)構(gòu)松散，性質(zhì)不均勻，未完成自重固結(jié)。擬建場地內(nèi)全部鉆孔遇見該層，層厚2.80 m～6.40 m，平均厚度：4.71 m。粉質(zhì)黏土：褐色、褐黃色，可～硬塑狀態(tài)，搖振不反應(yīng)，切面稍有光澤，中等干強度，中等韌性，局部底部含薄層粉土。擬建場地內(nèi)普遍分布，層厚1.00 m～6.20 m，平均厚度：3.33 m。粉細(xì)砂：黃褐色，稍濕，松散～稍密狀，礦物成分以石英為主，混黏性土，粉砂為主，細(xì)砂次之，由上自下泥質(zhì)含量40%～20%不等。擬建場地內(nèi)普遍分布，層厚0.80 m～3.80 m，平均厚度：1.87 m。圓礫：黃褐色，濕～飽和，稍密～中密狀，粒徑一般2 mm～20 mm，其次達(dá)30 mm～50 mm，呈亞圓形，成分主要為石英及硅質(zhì)巖，礫石含量約50%～70%,顆粒間由中砂及少量黏粒充填，局部中砂較集中，泥質(zhì)含量約5%～10%。擬建場地內(nèi)普遍分布，層厚約1.40 m～5.00 m，平均厚度：2.49 m，層底標(biāo)高為17.78 m～24.69 m。強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖(K)：褐紅色，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，呈薄～厚層狀，泥質(zhì)膠結(jié)，部分為鈣質(zhì)膠結(jié)或見白色方解石晶粒，遇鹽酸起泡,風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎,巖質(zhì)極軟,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級,沖擊反彈，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，巖芯多呈塊狀～柱狀，局部可見溶蝕小孔，小孔孔徑約2 mm～5 mm，遇水浸泡易軟化崩解,失水干裂。RQD值約40～50。采取率約70%～80%。擬建場地內(nèi)普遍分布，層厚1.80 m～12.60 m，平均厚度：6.73 m，層底標(biāo)高為9.25 m～21.79 m。

2.2.2 水文地質(zhì)條件

項目建場地距離瀏陽河?xùn)|岸防洪大堤約300 m，本場地地下水與瀏陽河水力聯(lián)系較為密切，場地內(nèi)地下水會受到瀏陽河水位及大氣降水影響，地下水位隨瀏陽河水位豐水期及枯水期的變化而改變。

地下水類型主要為粉細(xì)砂及圓礫中的孔隙潛水，水量豐富，具微承壓性。勘察期間測得初見水位埋深為5.00 m～10.60 m，相當(dāng)于標(biāo)高24.56 m～28.79 m；穩(wěn)定水位埋深為3.00 m～9.20 m，相當(dāng)于標(biāo)高27.66 m～28.83 m。穩(wěn)定水位位移基坑底以上2 m～3 m。

2.3 設(shè)計參數(shù)

依據(jù)勘察報告，各土層參數(shù)見表1。

表1 巖土物理力學(xué)參數(shù)表

2.4 支護(hù)方案比選

本項目西南側(cè)基坑深度約7.2 m，緊鄰已建2層售樓部。支護(hù)方案選擇時，分別考慮樁錨支護(hù)、單排微型樁+錨桿、雙排微型樁+錨桿，止水均采用高壓旋噴止水帷幕，由于微型樁樁徑與樁間距相比符合規(guī)范要求，因此單(雙排)微型樁+錨桿計算方法參照基坑設(shè)計規(guī)范中排樁或雙排樁的計算方法，計算軟件采用理正深基坑和理正超級土釘墻，各方案計算成果簡圖見圖1～圖3。結(jié)算結(jié)果及比選如表2所示。

表2 基坑支護(hù)比選方案表

2.5 設(shè)計方案

根據(jù)方案對比，方案二雖造價最低，但基坑變形較大，坑頂變形大于0.5%H，方案二的變形小于0.3%H，符合基坑變形要求，因此選擇方案三，即選擇雙排微型樁+錨桿+高壓旋噴止水帷幕的支護(hù)方案，微型樁施工采用機械成孔，孔徑200 mm，鋼筋籠主筋采用4E20，箍筋采用Φ6@200 mm，混凝土采用C25細(xì)石混凝土澆筑。

在實際設(shè)計時根據(jù)類似工程經(jīng)驗，微型樁由于樁徑小，樁間距偏大，樁間土易從樁間擠出，因此設(shè)計時雙排樁采用梅花形布置。

另外，雙排樁一般在樁頂設(shè)置冠梁和連梁，本項目考慮到樁徑與冠梁高度相差較小，雙排微型樁樁頂采用結(jié)構(gòu)板(0.3 m厚)代替冠梁，且板采用雙層雙向配筋，更加加強了樁身整體穩(wěn)定性和整體側(cè)向剛度(見圖4)。

2.6 實施效果

通過實施本方案，基坑開挖完成后，基坑頂變形較小，控制在預(yù)計范圍內(nèi)(12 mm)，基坑側(cè)壁穩(wěn)定，成樁質(zhì)量較好，側(cè)壁無樁間土擠出，基坑總體使用安全，極大的降低了工程造價和提升了項目施工進(jìn)度(見圖5)。

3 結(jié)論

1)在一定深度基坑工程中，雙排微型樁+錨桿應(yīng)用較好，且工程造價低，施工方便快捷，其理論計算方法及計算模型可采用建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范中的雙排樁與錨桿的計算方法。

2)由于微型樁樁身直徑較小，排距較小時，為了增加整體剛度，雙排微型樁頂可設(shè)置結(jié)構(gòu)板代替冠梁和連梁。

3)為了避免樁間土擠出，雙排樁可梅花形布置。