樁錨支護(hù)在長沙某深基坑中的應(yīng)用

曲飛龍 張紹和 匡立新

（1.中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室，湖南 長沙410083；2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙410083）

樁錨支護(hù)在長沙某深基坑中的應(yīng)用

曲飛龍1,2張紹和1,2匡立新1,2

（1.中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室，湖南 長沙410083；2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙410083）

對深基坑進(jìn)行支護(hù)時，由于地質(zhì)以及周圍環(huán)境的復(fù)雜條件，單一支護(hù)方式往往無法滿足基坑的變形與穩(wěn)定性要求。樁錨支護(hù)憑借其造價低、不占用基坑內(nèi)部空間、施工更為方便、用料省、對環(huán)境污染小等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了在長沙某深基坑工程中應(yīng)用樁錨支護(hù)的實例，針對本基坑復(fù)雜的場地條件，根據(jù)規(guī)范要求對采用的樁錨支護(hù)進(jìn)行了設(shè)計計算和穩(wěn)定性分析驗算,給出了樁錨支護(hù)在該基坑中的設(shè)計參數(shù)，并簡要分析了實際計算結(jié)果與理正軟件計算結(jié)果不同的原因，為今后的樁錨支護(hù)應(yīng)用提供了寶貴經(jīng)驗。

樁錨支護(hù)；深基坑；設(shè)計參數(shù)；基坑設(shè)計

0 前言

目前，城市地下空間的開發(fā)越來越向縱深方向發(fā)展，基坑的深度也日趨增加。由于受到原有建筑物及周邊環(huán)境的影響，建筑基坑有時無法采用放坡開挖方式，而且純粹的排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)也逐漸不能滿足深基坑支護(hù)的要求,因此，基坑支護(hù)問題顯得愈加突出[1]。而隨著樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)有關(guān)理論與實踐的不斷發(fā)展，深基坑支護(hù)的許多難題得到了有效解決，本論文介紹了樁錨支護(hù)在長沙某深基坑的應(yīng)用，為長沙地區(qū)的深基坑支護(hù)設(shè)計提供經(jīng)驗。

1 工程實例

1.1 工程概況

該基坑位于長沙市書院南路東側(cè)，擬建南沿路南側(cè)，交通十分方便。高層住宅樓結(jié)構(gòu)類型為剪力，地下室為框架結(jié)構(gòu)。基坑底設(shè)計開挖標(biāo)高為50.00m，基坑開挖深度為9.0m。

1.2 工程地質(zhì)條件

場地主要為湘江東岸低丘崗地，主要分布有5個工程地質(zhì)層，現(xiàn)分述如下：

（1）人工填土：褐黃、褐紅、灰褐色，主要由粘性土組成，夾20-30%的碎石、塊石、建筑垃圾等硬雜質(zhì)，稍濕-濕，近期堆填，結(jié)構(gòu)松散，未完成自重固結(jié)。

（2）粉質(zhì)粘土：褐黃色，結(jié)構(gòu)較致密，捻面較光滑，干強(qiáng)度及韌性中等，稍濕，硬塑狀。

（3）全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖:褐紅色，礦物成分已基本風(fēng)化，巖心呈土柱狀，巖質(zhì)極軟，巖塊手捏即碎，原巖結(jié)構(gòu)易辯，稍濕-濕，可塑-硬塑狀。

（4）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖:褐紅色，巖心破碎，多呈塊狀，短柱狀，巖質(zhì)極軟，巖塊手折即斷，巖體質(zhì)量等級指標(biāo)屬V類，極軟巖，極破碎，該層中局部夾有礫巖。

（5）中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖:褐紅色，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖心較完整，多呈長柱狀，巖質(zhì)較軟，巖塊手可折斷，巖體基本質(zhì)量等級屬V類，較軟巖，較破碎。

1.3 水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)地下水主要為粉質(zhì)粘土及全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中的孔隙潛水。因本場地內(nèi)全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中含有較多泥質(zhì)成分，故水量極貧乏。水位隨季節(jié)變化，據(jù)地下水長觀資料，長沙地區(qū)地下水位年度變幅2～4m，穩(wěn)定地下水位埋深1.50～9.10m，水位標(biāo)高51.08～58.60m。

1.4 支護(hù)方案

1.4.1 支護(hù)方案選擇

本工程基坑支護(hù)根據(jù)工程特點(基坑輪廓（如圖1）、埋深等)、土層性質(zhì)、周邊環(huán)境劃分為4個支護(hù)區(qū)域。

1）基坑北側(cè)與現(xiàn)有四層住宅樓相鄰，且距離較近，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)；

2）基坑南側(cè)同樣與現(xiàn)有四層住宅樓相鄰，且距離較近，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)；

3）基坑?xùn)|側(cè)周圍沒有建筑物，場地開闊，采用放坡，由于本論文主要涉及樁錨支護(hù)設(shè)計，因此在下面的介紹中不對放坡進(jìn)行過多贅述；

4）基坑西側(cè)靠近書院南路，道路下埋設(shè)大量地下管線，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。

1.4.2 樁錨支護(hù)穩(wěn)定機(jī)理

本基坑周圍環(huán)境十分復(fù)雜，北側(cè)與南側(cè)均有四層居民樓，基坑西側(cè)為書院南路，分析可知：整個支護(hù)體系在基坑側(cè)壁土體對支擋結(jié)構(gòu)的主動土壓力Ea、支擋結(jié)構(gòu)對基坑內(nèi)部土體的被動土壓力Ep、支擋結(jié)構(gòu)與錨索之間的預(yù)壓力F1以及周圍建筑對支擋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加力F2的作用下達(dá)到平衡。依據(jù)平衡受力分析得支護(hù)體系的平衡方程為：

1.5 設(shè)計計算

本基坑形狀可視為四邊形，計算方法類似，故以基坑西側(cè)為例給出設(shè)計思路。王偉娟[2]結(jié)合工程實例給出了可供參考的設(shè)計理論。土壓力的計算采用朗肯土壓力理論，支護(hù)結(jié)構(gòu)地面超載按實際產(chǎn)生的超載分布情況和強(qiáng)度計算。

1.5.1 樁體嵌入深度

計算方法采用等值梁法，等值梁法是一種簡單實用的計算方法[3-6]。假設(shè)擋土墻前后的土壓力都達(dá)到了極限平衡狀態(tài)。人工挖孔樁及錨索設(shè)計參數(shù)如表1、2所示。

表1 人工挖孔樁參數(shù)

表2 錨索設(shè)計參數(shù)

1.6 支護(hù)止水、降水方案簡述

場地內(nèi)地下水主要為粉質(zhì)粘土及全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中的孔隙潛水。主要分布于粉質(zhì)粘土及全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中。只需在坑內(nèi)采取設(shè)置排水溝和集水井，排除坑內(nèi)積水。

2 穩(wěn)定性驗算

2.1 樁錨支護(hù)的整體穩(wěn)定性驗算

根據(jù)規(guī)范《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-2012》使用條分法對樁錨支護(hù)的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗算，以基坑西側(cè)為例，根據(jù)公式：

計算得Ks=1.84＞1.3，所以樁錨支護(hù)的整體穩(wěn)定性安全，計算其余各側(cè)的穩(wěn)定性系數(shù)均達(dá)到安全要求。

2.2 樁錨支護(hù)的抗隆起穩(wěn)定性驗算

圖1 整體穩(wěn)定性驗算簡圖

圖2 理正整體穩(wěn)定性驗算簡圖

2.3 小結(jié)分析

筆者算出基坑西側(cè)樁錨支護(hù)整體穩(wěn)定性系數(shù)為K=1.84，用理正軟件算出最小穩(wěn)定系數(shù)Kmin=2.88＞1.8，造成數(shù)值結(jié)果不同的原因主要是由于筆者在運用條分法計算穩(wěn)定性系數(shù)時，是通過圓弧滑動面過基坑底進(jìn)行計算（見圖1），而理正軟件計算使用的圓弧滑動面則是過樁底（見圖2），因此造成了數(shù)值結(jié)果的差異。另外，由于過基坑底的圓弧滑動面經(jīng)過的土層較經(jīng)過樁底的土層強(qiáng)度低，導(dǎo)致在計算上間接地降低支護(hù)體系的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

針對本基坑復(fù)雜的施工條件，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基坑支護(hù)，可有效控制基坑變形及減少地下空間的利用，并通過相關(guān)理論及規(guī)范進(jìn)行了支護(hù)設(shè)計，對樁錨支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計計算，并利用理正軟件進(jìn)行了驗算，結(jié)果與筆者計算結(jié)果基本相符。經(jīng)規(guī)范驗算及變形估算后，確定樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的適用性及設(shè)計參數(shù)的合理性。

［1］楊素春.深基坑支護(hù)技術(shù)及實例分析[J].地下空間，2001，21（5）：480-484.

［2］王偉娟.某深基坑樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與監(jiān)測分析[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2011.

［3］李廣信，李學(xué)梅.軟點土地基中基坑穩(wěn)定分析中的強(qiáng)度指標(biāo)[J].工程勘察，2010,1:1-4.

［4］楊光華.深基坑開挖中多支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力問題[J].巖土工程學(xué)報，1998，6：113-115.

［5］程良奎，李象范.巖土錨固.土釘.噴射混凝土——原理.設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［6］楊育文，袁建新.深基坑開挖中土釘支護(hù)極限平衡分析[J].工程勘察，1998，（6）：9-11.

［責(zé)任編輯：李書培］

曲飛龍(1991—)，男，漢族，碩士研究生，地質(zhì)工程專業(yè)，中南大學(xué)。