樁—錨支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分析

【摘要】為減少樁體受力與變形，樁-錨支護(hù)體系在基坑支護(hù)工程中大量應(yīng)用，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。樁錨支護(hù)體系是在排樁的基礎(chǔ)上給予樁體一定的預(yù)拉應(yīng)力，以抵消坑壁土體的土壓力，減少基坑變形，同時(shí)由于錨索給予樁體的水平應(yīng)力使樁體本身力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，受力形式由懸臂結(jié)構(gòu)變?yōu)楹喼ЫY(jié)構(gòu)體系，樁體自身的剪應(yīng)力與最大彎矩大大減小，對于樁體受力情況進(jìn)行了很大的改善。在實(shí)際施工中，由于對此工藝了解不足，經(jīng)常造成基坑坍塌事故，本文通過包頭地區(qū)某一基坑坍塌工程進(jìn)行事故原因分析，并對該地區(qū)類似基坑施工過程提供一定的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】基坑工程；樁-錨支護(hù)；結(jié)構(gòu)失穩(wěn)

1、引言

樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的主要特點(diǎn)是采用錨桿（索）代替內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)給樁體施加預(yù)應(yīng)力，通過埋設(shè)在地層中的錨桿（索），將結(jié)構(gòu)物與地層緊緊的聯(lián)系在一起，依靠錨桿（索）與周圍地層的抗剪強(qiáng)度傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力，減少樁體的位移與內(nèi)力，以保持結(jié)構(gòu)物和土體的穩(wěn)定。樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)體系主要由護(hù)坡樁、土層錨桿（索）和冠梁組成，他們之間相互聯(lián)系、相互影響、相互作用，使整體圍擋結(jié)構(gòu)形成一個(gè)有機(jī)整體。本文主要針對中國內(nèi)蒙古包頭地區(qū)某一樁-錨支護(hù)工程坍塌的事故，對該事故原因進(jìn)行分析，并對樁-錨支護(hù)的實(shí)際工程應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)探討。

2、工程概況與基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

該工程位于內(nèi)蒙古包頭市區(qū)，某基坑工程采用樁-錨支護(hù)體系，樁體采用鋼管樁，樁頂標(biāo)高1.5m，樁頂上部采用1：1放坡掛網(wǎng)噴錨，開挖區(qū)域西部為二層建筑物，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為1.5m，距離基坑邊緣為2m，土層參數(shù)如下表1所示。水位埋深9.0m-10.5m，基坑開挖深度為6.0m，設(shè)計(jì)鋼管樁樁長為7.5m，見表2，間距50cm，嵌固深度為3.0m，懸臂為4.5m；自然地面下3.0m采用預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)，其工藝如下：將[18槽鋼（預(yù)打穿孔）、利用單孔錨頭將槽鋼鎖定于面板上。傾角15度，設(shè)計(jì)值為150KN，鎖定力為100KN，錨索水平間距為1.5m，錨索長21m，其中自由段6m，錨固段15m，采用兩束1860（2s15.2）鋼鉸線。

錨孔水泥漿配比：W/c=0.45，二次劈裂注漿工藝，漿體強(qiáng)度不低于20MPa。樁間面板為現(xiàn)場噴細(xì)石混凝土而成，砼強(qiáng)度為C20，厚度為5cm，中間掛6.5@250mm×250mm編織鋼筋網(wǎng)，外配Φ14橫向加強(qiáng)筋相連，并壓住鋼管樁。

表1：土體物理力學(xué)參數(shù)表

層號(hào)土類名稱層厚

m重度

（kN/m3）粘聚力

（kPa）內(nèi)摩擦角

（度）與錨固體摩擦阻力（kPa）

1雜填土1.5016.5015.020

2粉土10.017.319.52280

表2：鋼管樁主要參數(shù)表

樁徑鋼管直徑

（mm）壁厚

（mm）樁頂標(biāo)高（m）樁長

（m）嵌固深度

（m）中心距

（m）

φ1591594.50-3.07.53.00.5

3、局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分析

基坑開挖至底部時(shí)，部分支護(hù)區(qū)域發(fā)生失穩(wěn)破壞，樁體斷裂，為防止附近樓梯開裂，基坑迅速回填。如圖2，圖3所示。

對于本次基坑事故，主要由以下原因造成：

（1）施工開挖速度過快，最后一步直接開挖3.0m，局部樁間錨噴不到位；

（2）開挖后當(dāng)夜連降暴雨，造成坑底土體從樁間流出；

（3）鋼管樁采用震動(dòng)打樁插入土體，鋼管樁焊接質(zhì)量較差，焊接部位樁體強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常樁身強(qiáng)度，造成樁身強(qiáng)度偏低，未能滿足設(shè)計(jì)要求，如圖4所示；

（4）預(yù)應(yīng)力錨索施工過程出現(xiàn)重大安全質(zhì)量隱患：錨桿成孔過程中，由于土體內(nèi)部空隙較大，循環(huán)水大量積于土體內(nèi)部，水無法正常排除，造成土體力學(xué)性質(zhì)的改變，土體的內(nèi)摩擦角 值和粘聚力 減小，土體抗剪力隨之減小，與勘察報(bào)告中土體力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)不符，結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備降低；錨索注漿過程未采用二次壓力注漿工藝，本次工程二次高壓注漿可使土體粘結(jié)強(qiáng)度提高50%，施工時(shí)卻并未采用，由于土體內(nèi)積水，造成土體與錨固段粘結(jié)力降低。事故發(fā)生時(shí)，錨索并未被拉斷，而是整體拔出，造成實(shí)際工程中設(shè)計(jì)抗拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的抗拔力，如圖5所示。

4、結(jié)論

（1）基坑開挖速度應(yīng)進(jìn)行合理控制，并在開挖完畢后及時(shí)進(jìn)行樁間噴錨作業(yè)；

（2）在基坑底部和上部增設(shè)排水溝，避免雨水對基坑的沖刷作用；

（3）鋼管樁施工時(shí)應(yīng)保證焊接質(zhì)量，保證樁體本身達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求；

（4）錨索成孔應(yīng)采用套管跟進(jìn)施工工藝，施工時(shí)保證鉆機(jī)成孔正常水循環(huán)，孔內(nèi)不得大量積水，錨索注漿采用二次壓力注漿，以增加錨固段的抗拉力。