淺談懸臂嵌巖樁在土巖組合基坑中應用

張海龍

摘要：對土巖組合的基坑，當下部巖體為較完整的中硬巖或硬質(zhì)巖時，可采用懸臂嵌巖樁組成的樁錨支護結(jié)構(gòu)。本文探討懸臂嵌巖樁組成的樁錨支護結(jié)構(gòu)在巖體較完整的泥質(zhì)粉砂巖（軟巖）中的應用。

關鍵詞：懸臂嵌巖樁；土巖組合基坑；應用

一、工程概括

某大廈設-3F地下室，基坑面積約7100平方米，基坑周長約340m，基坑設計坑底標高46.70m（黃海高程）。地面高程約59.8～60.0m，坑深13.10～13.30m。本基坑為土巖組合基坑，土層厚度約為6.1～7.4m，下部為中風化泥質(zhì)粉砂巖，為軟巖，巖體較完整，基坑支護結(jié)構(gòu)設計使用年限為12個月。

二、場地巖土工程及環(huán)境條件

（一）、場地周圍環(huán)境條件：根據(jù)調(diào)查，基坑西側(cè)為花圃。其他側(cè)為主干道。

（二）、場地巖土工程地質(zhì)條件：本場地處長江二級階地后緣，場區(qū)土層為雜填土、粉質(zhì)粘土，下伏為白堊系泥質(zhì)粉砂巖。據(jù)區(qū)域資料：基巖產(chǎn)狀傾向南東、傾角4°～8°左右，厚度達數(shù)百米?；佑绊懮疃确秶鷥?nèi)的地層有：

1素填土：雜色，稍密，稍濕；其主要成份為磚塊、砼塊、煤渣等，最大厚度6.1m。

2粉質(zhì)粘土：褐黃色，可塑狀，最大厚度5.90m。

3-1強風化粉砂巖：褐紅色，強風化狀，巖體較破碎，最大厚度2.6m。

設計參數(shù)：根據(jù)場地巖土工程勘察報告并結(jié)合該地區(qū)工程實踐經(jīng)驗，與基坑支護設計相關地層的設計參數(shù)取值如下：

1雜填土 γ=18.0kN/m3 C=8kPa Φ=20.0° f=20kPa

2粉質(zhì)粘土 γ=18.7kN/m3 C=28kPa Φ=12.0° f=40kPa

3強風化粉砂巖 γ=20.5kN/m3 C=60kPa Φ=20.0° f=200kPa

4中風化粉砂巖 γ=24.5kN/m3 C=200kPa Φ=30.0° f=400kPa

（三）、水文地質(zhì)條件

與基坑工程相關的地下水主要為上層滯水及基巖裂隙水。上層滯水及基巖裂隙水主要接受大氣降水和周圍城市管網(wǎng)漏水的補給，通過蒸發(fā)排泄，其水量不大，對基坑施工影響不大。地下水和土對鋼筋混凝土具微腐蝕性。

三、設計方案比選及確定

本次設計時，對基坑支護體系的方案做了技術經(jīng)濟比較。綜合考慮基坑與周圍建構(gòu)筑物的關系、場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、施工工期和施工成本、施工技術條件和本地施工經(jīng)驗等因素確定。因主干道車流量較大，對變形控制要求高，靠近主干道一側(cè)采用樁錨支護體系，錨索進入中風化粉砂巖。

基坑西側(cè)為廣場花圃，無建筑物和管線分布，對變形要求不高，基坑深約13.3m，其中上部土層厚度約7.0-7.4m，下部巖石厚度約5.9-6.1m，是可以采用懸臂嵌巖樁，技術上可行，經(jīng)濟性較好。支護剖面詳見下圖：

懸臂嵌巖樁結(jié)合樁錨支護體系的設計要求如下：

樁錨支護段：采用d=1000mm灌注樁和預應力錨桿支護，支護樁樁頂設冠梁。支護樁采用C30砼，HRB400級鋼筋；冠梁采用C30砼，HRB400級鋼筋；樁端進入巖面以下2m，樁外緣距離開挖面1m。樁底設豎向鋼管增強樁的穩(wěn)定性，其底端伸入基坑底以下2m，頂端伸入樁體內(nèi)。

預應力錨桿采用預應力鋼絞線4Фs15.20（1×7-15.20-1860-GB/T5224），M25水泥砂漿，成品錨具。樁頂冠梁處設一道錨索，樁端設置鎖腳錨桿，錨入穩(wěn)定巖體。

樁端以下應隨開挖進程及時對巖壁進行噴錨支護。錨桿長度為4m。噴射C20砼80厚，鋼筋網(wǎng)Ф8@200×200。

四、 懸臂嵌巖樁計算

1、 土壓力計算

填土Ka1=tg2（45-φ/2）=tg2（45-10）=0.49

粉質(zhì)粘土Ka1=tg2（45-φ/2）=tg2（45-6）=0.66

強風化巖Ka1=tg2（45-φ/2）=tg2（45-10）=0.49

填土厚4.6m，p=18*4.6*0.49-2*8*0.7=29.37；

合力E1=0.5*4.6*29.37=67.55KN；

粉質(zhì)粘土厚2.8m，p1=18.7*4.6*0.66-2*28*0.81=11.41

P2=18.7*7.4*0.66-2*28*0.81=45.9

合力E2=0.5*2.8*（45.9+11.41）=80.21KN；

強風化巖厚0.5m，p1=20.5*7.4*0.49-2*60*0.7<0，取0；

P2=20.7*（2.1+5.3+0.5）*0.49-2*60*0.7<0，取0；

合力E3=0KN

總土壓力合力E=67.55+80.21=91.62。

2、支點反力計算

設計支點反力標準值為Nk=200KN。

MS1水平支點反力N1=200*cos30=173.2KN

MS2水平支點反力N2=200*cos15=193.2KN

支點反力安全系數(shù)KA=（N1+N2）/E=（173.2+193.2）/147.76=2.48

3、抗傾覆穩(wěn)定性計算

填土土壓力合力至樁底的距離h1=7.6m

粉質(zhì)粘土土壓力合力至樁底的距離h2=3.9m

MS1至樁底的距離h3=8.2m，MS2至樁底的距離h4=4.2m

K=（N1*h3+N2*h4）/（E1*h1+E2*h2）=（173.2*8.2+193.2*4.2）/（67.55*7.6+80.21*4.2）=2.6滿足規(guī)范要求。

五、基坑監(jiān)測

在基坑頂設水平位移點和沉降位移監(jiān)測，在基坑中部進行錨索應力監(jiān)測。基坑施工和開挖是在3月份完成的，地下室施工經(jīng)歷了整個雨季。經(jīng)監(jiān)測，本側(cè)基坑最大水平位移約為30mm，最大沉降約為10mm，位于基坑中部。最大錨索應力約為193KN，位于基坑中部。

六、 結(jié)論

采用懸臂嵌巖樁成功的完成了基坑支護，既保障了地下室的順利施工，又節(jié)約了幾百萬的工程造價。但需要注意：

1、 在較完整的軟巖中采用懸臂嵌巖樁是可行的。但因懸臂嵌巖樁樁底位于基坑中部，所以鎖腳錨索一定要能夠提供足夠的拉力來鎖定支護樁，可采用多道錨索。

2、 當坡頂有對變形要求較嚴格的建（構(gòu)）筑物或管道時，采用懸臂嵌巖樁應慎重。

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（作者單位：襄陽市漢江工程設計有限公司）