樁錨支護(hù)體系在成都地區(qū)深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

聶浩帆 石 岳 陳竹淼

(四川省川建勘察設(shè)計院，四川 成都 610017)

1 概述

近幾年來，成都地區(qū)城市高層建筑越來越多，深度越來越大，如2004年開工建設(shè)的位于春熙路南段的群光大陸廣場達(dá)-23.8m，深基坑開挖與支護(hù)過程中遇到的周邊環(huán)境（既有建筑物、道路橋梁、地下管線、地鐵隧道或人防工程等）也越來越復(fù)雜，基坑支護(hù)的難度也隨之越來越大，支護(hù)費(fèi)用越來越高。排樁是成都地區(qū)采用最多的一種支護(hù)形式，單純采用排樁支護(hù)已經(jīng)難以滿足深基坑支護(hù)的變形和穩(wěn)定性要求，將排樁與預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合，形成樁錨支護(hù)體系，具有剛度大，位移小，施工簡便，施工方法的可選性大，無噪音等優(yōu)點(diǎn)，很適合在周圍建筑群密集的深開挖工程中使用，尤其適用于復(fù)雜施工場地及對變形控制嚴(yán)格的深基坑工程。

本文結(jié)合群光大陸廣場基坑支護(hù)工程的設(shè)計，對樁錨支護(hù)體系進(jìn)行了計算分析，向讀者展示了樁錨支護(hù)體系在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用。并結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提出樁錨支護(hù)體系設(shè)計中應(yīng)注意的要點(diǎn)及未來需要進(jìn)一步研究解決的問題。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概述

群光大陸實(shí)業(yè)（成都）有限公司擬建群光大陸廣場，位于成都市春熙路南段與城守東大街交匯處。該工程主樓地上33層，裙樓12層，地下5層，建筑高度140m,建筑面積約18萬m2,框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度±0.00下-23.8m。

2.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

根據(jù)場地地勘報告，場地地層情況如下：

人工填土：雜填土，一般厚度3.6m左右；下部為素填土，分布不連續(xù)，透鏡體分布，厚0.5m。

粉質(zhì)粘性土：可塑，平均厚度0.8m。

粉土：稍密、稍濕，平均厚度0.4m。

中砂：松散，稍濕，厚度較小，平均厚度0.30m。

卵石層：分為稍蜜、中密、密實(shí)三個亞層，其頂板埋深為5.0～6.0m,標(biāo)高為493.85～495.46m。

泥巖：強(qiáng)風(fēng)化～中等風(fēng)化，頂面埋深16.4～18.20，標(biāo)高 484.13～482.05m，強(qiáng)風(fēng)化厚度約0.6m，下部為中等風(fēng)化泥巖。

場地地下水位埋深約為5.2～6.0m，砂卵石層為含水層，下部泥巖為相對隔水層。地下水位年變化幅度1.50～2.00m。卵石層滲透系數(shù):k=20.0m/d。

2.3 該基坑工程的特點(diǎn)

該建筑物地處成都市中心商業(yè)區(qū)，為成都市招商引資重點(diǎn)工程項目，通過對周邊環(huán)境的調(diào)查，該基坑工程具有如下特點(diǎn)，在進(jìn)行降水 、深基坑支護(hù)與土石方開挖方案設(shè)計時必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

（1）該基坑工程開挖深度極深，達(dá)到23.30米，為當(dāng)時成都地區(qū)最深基坑，成都地區(qū)已建基坑最大深度為17.0米左右，尚無大于20.0米的深基坑支護(hù)成功經(jīng)驗(yàn)，無工程類比實(shí)例。

（2）該基坑開挖面積大，開挖底面積達(dá)到9752平方米，最大邊長達(dá)到120.0米以上，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形的空間效應(yīng)明顯。

（3）場地狹窄，基坑1.0H（H為基坑深度）范圍內(nèi)均有永久性建筑物和市政干道，分布有多條多種地下管線，對變形要求嚴(yán)格，對變形量的控制必須滿足其最大要求。

（4）基巖埋深較淺，其基巖埋深平均深度為17.4米，降水臨界深度為基巖面以上1.50～2.0米，降水難度大，同時基巖內(nèi)部分布裂隙水較豐富。

（5）土方開挖深度與面積均較大，開挖方案必須分區(qū)與分層進(jìn)行，充分考慮主、被動土壓力平衡作用，避免不同區(qū)域主動土壓力過大或過小，并與支護(hù)施工緊密結(jié)合，形成一個有機(jī)體系。

（6）變形控制的不確定性，變形控制是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的關(guān)鍵，影響因素眾多。

2.4 周邊環(huán)境條件

基坑北側(cè)距市工會宿舍建筑距離12.00米。基坑西側(cè)距緊臨春熙路南段距春南商場22.0米，基坑南側(cè)緊臨城守東大街，基坑?xùn)|側(cè)緊臨城守街，距4～6層建筑物最近距離為13.0米。

（1）東大街：城市干道，道路寬40.0m,路中線距建筑紅線20.0m,地下室邊線距建筑紅線4.3m。地下分布管網(wǎng)情況如下：

①電力線溝：自地面到地下1.2m,寬1.5m,北側(cè)溝邊線與建筑紅線重合。

②自來水管：距建筑紅線2.5m,管頂埋深1.5m,管徑φ600。

③天然氣管：距建筑紅線4.0m,管頂埋深 1.25m,管徑 φ350。

④雨水管：距建筑紅線11.0m,管頂埋深 2.0～3.5m,管徑 φ600～900。

⑤道路污水管：距建筑紅線13.0m,管頂埋深 3.5～5.0m,管徑 φ600～700。

⑥通信線管溝：距建筑紅線15.0m,管頂埋深1.20m,高約0.3m。

（2）春熙路步行街：路寬20.0m,路中線距建筑紅線10.0m,地下室邊線距建筑紅線3.3m。地下分布管網(wǎng)情況如下：

①電力線溝：道路東西兩側(cè)均分布一電力線溝，溝深自地面到地下1.15m,寬0.4m,東側(cè)溝邊線距建筑紅線0.4m,西側(cè)溝邊線距建筑紅線18.4m。

②自來水管：距建筑紅線17.5m,管頂埋深1.5m,管徑φ300。

③天然氣管：道路東西兩側(cè)均分布一天然氣管，管頂埋深1.25m,管徑φ300，東側(cè)管線距建筑紅線4.0m,西側(cè)溝邊線距建筑紅線16.5m,。

④雨水管：距建筑紅線13.0m,管頂埋深 2.0～2.34m,管徑 φ600。

⑤道路污水管：距建筑紅線7.0m,管頂埋深 2.5～2.7m,管徑 φ400。

⑥通信線管溝：距建筑紅線2.5m,管頂埋深1.40m,高約0.3m。

（3）聯(lián)升巷：為一規(guī)劃道路，寬12.0m,北與城守街71號和陽光酒店相臨，其中城守街71號為一5層建筑，距建筑紅線6.4m,基礎(chǔ)形式不詳；陽光酒店3～4層裙房距建筑紅線12.0m，設(shè)一層地下室，基礎(chǔ)形式及基礎(chǔ)埋深約6.0m。

（4）城守街：為一規(guī)劃道路，寬12.0m,與四川省圖書館屬建筑物（5層，屬拆除范圍）相臨，現(xiàn)有一臨時道路，位于擬建場地內(nèi)，設(shè)有臨時排水管，其它管網(wǎng)未設(shè)。

2.5 支護(hù)設(shè)計參數(shù)

（1）基坑開挖深度±0.00下 23.8m，地下水位坑外16.0m，坑內(nèi)25.0m。

（2）巖土物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)場地巖土工程勘察報告，結(jié)合成都地區(qū)基坑支護(hù)設(shè)計、施工的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行取值。

（3）設(shè)計計算時采用理正深基坑支護(hù)軟件及中國建筑科學(xué)設(shè)計研究院PKPM軟件計算后綜合取值。

（4）基坑四周均布荷載q=15KN/m2（離坑邊大于1.50米），基坑安全等級為一級，側(cè)壁重要系數(shù)γ0=1.10。

（5）變形控制：水平位移30mm。

2.6 支護(hù)設(shè)計方案

根據(jù)巖土工程勘察報告，場地基巖面上覆第四系地層在基坑開挖中為易失穩(wěn)地層，特別是卵石層上覆人工填土層、砂土層最易失穩(wěn)，邊坡開挖時產(chǎn)生的主動土壓力很大，而基巖面下由于地層整體性好，抗剪強(qiáng)度高，邊坡開挖時產(chǎn)生的主動土壓力很小。通過穩(wěn)定計算及多種加固方案比較，確定采用多層支點(diǎn)樁錨支護(hù)體系，即采用排樁（人工挖孔樁）+三排預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，并用槽鋼將預(yù)應(yīng)力錨索、排樁連成整體的樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。

（1）降水：采用管井降水措施，將地下水位降至基巖面上1.5～2.0m左右，井徑0.28m,井深30.0m，共28口?；鶐r面以下采用明排水措施。

（2）排樁：采用人工挖孔樁，樁長28.0m，其中錨固段 5.5m，外徑1.5m,內(nèi)徑1.2m，間距3.0m，冠梁1.2m×0.8m。人工挖孔樁護(hù)圈砼設(shè)計強(qiáng)度為C20,采用現(xiàn)場機(jī)械拌制，樁芯及冠梁砼設(shè)計強(qiáng)度為C30，采用商品砼。

（3）預(yù)應(yīng)力錨索：基坑開挖至地面下4.50m時，在兩樁之間4.0m深度設(shè)置第一排預(yù)應(yīng)力錨索，長20.0m,錨孔傾角20°（可避開管網(wǎng)及相臨建筑基礎(chǔ)）；開挖至地面下9.5m時，在兩樁之間9.0m深度設(shè)置第二排預(yù)應(yīng)力錨索，長18.0m,錨孔傾角15°，開挖至地面下14.5m時，在兩樁之間14.0m深度設(shè)置第三排預(yù)應(yīng)力錨索，長18.0m，錨孔傾角 15°，孔徑 Φ130，采用 36a號槽鋼將預(yù)應(yīng)力錨索連接成整體。

（4）基坑開挖按2.0～2.5m高度分層開挖，樁間土采用φ6@200×200鋼筋網(wǎng),并用φ14加強(qiáng)鋼筋與φ48鋼管土釘連接,噴射C15砼進(jìn)行支護(hù)?；娱_挖至基底后，應(yīng)在坑底四周設(shè)計排水溝、集水坑，并與降水井管連通。當(dāng)開挖至地下水位至基巖頂面一段時，可采用樁間設(shè)置φ50塑料管將地下水排至基坑底部排水溝；當(dāng)樁間基巖中出現(xiàn)少量地下滴水時，采用設(shè)置滲水土工布后用薄膜覆蓋，再掛網(wǎng)噴射砼,滴水滲至基坑底面時，采用埋設(shè)暗管將地下水排至排水溝。

2.7 結(jié)果

該深基坑支護(hù)工程除在施工過程中，遵循"動態(tài)設(shè)計、信息化施工"原則，根據(jù)變形觀測結(jié)果和土層開挖情況，對局部地段進(jìn)行了設(shè)計變更。經(jīng)對已建物及基坑的變形觀測，均達(dá)到了理想效果，支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑四周土體變形得到有效控制，四周建筑物和管線均完好無損，得到了很好的保護(hù)，成功的解決了變形控制設(shè)計的難題。該深基坑工程樁錨支護(hù)體系的成功運(yùn)用不僅保證了基坑本身的穩(wěn)定和周邊建筑物、管線的安全，使工程順利展開，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，更是開創(chuàng)了樁錨支護(hù)體系在成都地區(qū)大于20m深基坑支護(hù)工程運(yùn)用的先例，為成都地區(qū)基坑支護(hù)工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為后來的航天科技大廈、山水.琨玉商住樓、成都國際商城等一系列深基坑支護(hù)工程等提供了可供借鑒的工程范例。

3 幾點(diǎn)體會

盡管樁錨支護(hù)體系在深基坑支護(hù)工程中得到了廣泛應(yīng)用，也發(fā)揮了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，但樁錨支護(hù)體系的設(shè)計理論及施工方法仍需要完善。

（1）錨固段應(yīng)力分布：通常都是按照平均分配來進(jìn)行設(shè)計的，而經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)際上的應(yīng)力分布是不均勻的，大致按照高斯曲線分布。

（2）預(yù)應(yīng)力損失：造成預(yù)應(yīng)力損失的因素眾多，目前從大量的工程實(shí)驗(yàn)和研究中發(fā)現(xiàn)主要因素包括錨索的張拉鎖定損失、錨索材料松弛造成的損失、注漿混凝土徐變造成的損失、巖土體變形造成的損失。

（3）群錨效應(yīng)：預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計時不僅要按照相關(guān)規(guī)范避免產(chǎn)生群錨效應(yīng)，在基坑陽角位置，更要考慮錨索交叉造成的群錨效應(yīng)。

（4）膨脹土地區(qū)的適宜性：由于膨脹土地區(qū)預(yù)應(yīng)力損失嚴(yán)重，預(yù)應(yīng)力錨索極易產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，以及膨脹土裂隙發(fā)育情況各場地差異較大，預(yù)應(yīng)力錨索正式施工前應(yīng)至少抽取3根進(jìn)行抗拔力基本試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計抗拔力等相關(guān)參數(shù)，以便及時作出必要的調(diào)整。

（5）設(shè)計方法：現(xiàn)目前大多采用二維分析，選擇典型斷面設(shè)計，但對于巖土設(shè)計更應(yīng)三維分析，巖土數(shù)值分析方法，如有限元法，離散單元法等。

（6）動態(tài)設(shè)計，信息化施工：在現(xiàn)階段，理論設(shè)計還不完善的情況下，最行之有效的方法實(shí)施跟蹤監(jiān)測，并將信息及時反饋。掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑內(nèi)外土體移動，隨時調(diào)整施工參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計，或采取相應(yīng)措施，以確保施工安全，順利進(jìn)行。施工監(jiān)測的作用還在于檢驗(yàn)設(shè)計的正確性，并有利于積累資料，為今后改進(jìn)設(shè)計理論和施工技術(shù)提供依據(jù)。同時，應(yīng)選擇專業(yè)的巖土工程施工隊伍，選擇同時具有工程勘察綜合類甲級和地基基礎(chǔ)施工壹級的單位進(jìn)行施工，由注冊巖土工程師擔(dān)任項目經(jīng)理，這些單位和個人既懂設(shè)計有懂施工，能夠及時處理施工中出現(xiàn)的問題，否則，再好的設(shè)計也難以得到有效實(shí)施，最后支護(hù)工程還是會失敗。

（7）周邊環(huán)境條件：在深基坑支護(hù)設(shè)計中，作為基坑支護(hù)設(shè)計人員要對基坑支護(hù)的周邊環(huán)境進(jìn)行高度重視和詳細(xì)分析，采用合理的支護(hù)體系，嚴(yán)格控制支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的變形，既能保護(hù)臨近建筑物和管線的安全，又可節(jié)約基坑支護(hù)的工程造價。

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