預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護(hù)體系在深厚淤泥場(chǎng)地基坑中的應(yīng)用

周建雄

深圳市勘察研究院有限公司，廣東 深圳 518026

基坑工程樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)要求支護(hù)樁可承受較大水平荷載，同時(shí)錨索需錨固于穩(wěn)定地層以提供足夠的水平反力，因此在淤泥軟土場(chǎng)地基坑工程中，較少使用預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護(hù)體系。由于預(yù)應(yīng)力管樁施工速度快，造價(jià)低，樁身質(zhì)量可控，錨索基坑出土方便且后期不影響主體結(jié)構(gòu)施工，預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護(hù)體系也在一些項(xiàng)目中取得了較好的成效[1-2]。

廣東江門某深厚淤泥場(chǎng)地基坑工程充分考慮該基坑工程的自身特點(diǎn)后，采用預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護(hù)體系，在保障基坑安全穩(wěn)定的前提下，節(jié)約了工期及造價(jià)，為類似場(chǎng)地基坑工程積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 基坑工程基本條件

廣東江門某房建項(xiàng)目，用地面積約58631m2，周長(zhǎng)約968m，整體1層地下室，局部設(shè)置2層地下室，基坑開挖底標(biāo)高負(fù)一層區(qū)域?yàn)?.25m及負(fù)二層區(qū)域?yàn)?3.55m，塔樓區(qū)域加深0.95m，基坑開挖深度為1.2～9.0m，基坑安全等級(jí)為二級(jí)。

1.2 基坑周邊環(huán)境條件

基坑西側(cè)為相鄰在建項(xiàng)目，該在建基坑底標(biāo)高為-2.45m，經(jīng)溝通該側(cè)與該項(xiàng)目基坑作挖通處理?；颖眰?cè)為空地，施工前平整至1.45m標(biāo)高，該側(cè)支護(hù)高度僅為1.25m，采用放坡支護(hù)?；?xùn)|側(cè)為規(guī)劃道路，基坑開挖時(shí)道路正在對(duì)路基下方淤泥進(jìn)行堆載預(yù)壓處理，堆載后現(xiàn)狀標(biāo)高為3.5～4.2m，該側(cè)為一層地下室區(qū)域，支護(hù)高度為3.25～4.90m，規(guī)劃道路外為相鄰在建項(xiàng)目，該項(xiàng)目基坑已回填?；幽蟼?cè)亦為堆載預(yù)壓中的規(guī)劃道路，堆載后現(xiàn)狀標(biāo)高為4.2～4.5m，該側(cè)為二層地下室區(qū)域，支護(hù)高度為8.7～9.0m?；迎h(huán)境等級(jí)為三級(jí)，基坑各側(cè)周邊環(huán)境條件如圖1所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境

1.3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地原始地貌為沖積平原，現(xiàn)已被人工改造整平，根據(jù)巖土勘察報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)主要地層有素填土（Q4ml）、淤泥（Q4al）、粉質(zhì)黏土（Q4al）、中砂（Q4al）及強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖（E），其中淤泥層為灰黑色，呈流塑狀態(tài)，含砂粒，有輕微腐臭味，具有含水量大、孔隙比大及壓縮性高的特點(diǎn)，揭露層厚1.80～22.50m，平均厚度為9.04m。該項(xiàng)目基坑側(cè)壁土層主要為素填土及淤泥，基坑底土層主要為淤泥。各巖土層主要物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。場(chǎng)地東北側(cè)100m外有河流，常年流水，地下水主要受大氣降水補(bǔ)給，穩(wěn)定地下水位埋深約0.98m，隨季節(jié)性變化，變化幅度2～3m。

表1 巖土層主要物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)

2 預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護(hù)

2.1 基坑支護(hù)選型

淤泥軟土場(chǎng)地基坑工程常用的可靠支護(hù)方式為樁撐支護(hù)，但其造價(jià)高，對(duì)工期影響大，且該項(xiàng)目西側(cè)及北側(cè)由于基坑挖通或現(xiàn)狀標(biāo)高較低，無法提供有效的支撐反力點(diǎn)，樁撐方案較難實(shí)現(xiàn)。軟土基坑若采用樁錨支護(hù)方式，通常變形較大，由于該項(xiàng)目周邊規(guī)劃道路正在進(jìn)行堆載預(yù)壓施工，預(yù)壓過程會(huì)產(chǎn)生較大沉降，同時(shí)淤泥工程性能逐漸變好，周邊環(huán)境對(duì)基坑變形的承受能力較強(qiáng)，故該基坑設(shè)計(jì)可通過坑頂卸載、被動(dòng)區(qū)加固及加大錨索入射角度等措施保障基坑穩(wěn)定性[3]。在樁身強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，為加快施工效率，支護(hù)樁優(yōu)先選擇預(yù)應(yīng)力管樁。綜合可靠性、工期及造價(jià)等因素，該項(xiàng)目基坑采用預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護(hù)方式，并對(duì)被動(dòng)區(qū)淤泥進(jìn)行加固。

2.2 基坑支護(hù)方案

基坑?xùn)|側(cè)及南側(cè)采用樁錨支護(hù)，支護(hù)樁采用PC600C110型預(yù)應(yīng)力管樁，管樁水平間距為0.8m，樁底穿透淤泥層，樁后布置1排D550@400攪拌樁止水擋土，樁前被動(dòng)區(qū)采用D550攪拌樁設(shè)置5.35m寬的水泥土加固區(qū)，基坑豎向設(shè)置1～2道預(yù)應(yīng)力錨索，錨索水平間距為1.6m，入射角度為45°，長(zhǎng)度為36～45m，軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值為250kN，桿體選用3根φ15.2mm鋼絞線，鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa?；又ёo(hù)典型剖面圖如圖2、圖3所示。

圖2 基坑?xùn)|側(cè)支護(hù)典型剖面圖（單位：mm）

圖3 基坑南側(cè)支護(hù)典型剖面圖（單位：mm）

2.3 相關(guān)計(jì)算分析

采用增量法[4]對(duì)基坑開挖過程的各工況進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算得到東側(cè)及南側(cè)剖面的變形、樁身彎矩及剪力、基坑穩(wěn)定性等指標(biāo)，具體如表2所示，其中樁頂水平位移限值取0.006H（H為基坑開挖深度）及60mm的較小值，即東側(cè)30mm，南側(cè)54mm，樁身彎矩及剪力限值取對(duì)應(yīng)承載力設(shè)計(jì)值，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

表2 基坑剖面計(jì)算結(jié)果匯總表

3 基坑施工及監(jiān)測(cè)

3.1 基坑施工概述

該項(xiàng)目基坑主要施工流程為場(chǎng)地平整→施工攪拌樁→施工預(yù)應(yīng)力管樁→施工第一道錨索→開挖基坑至第二道錨索底標(biāo)高→施工第二道錨索→開挖至基坑底標(biāo)高。

攪拌樁采用四噴四攪工藝，水泥摻量不小于20%，攪拌下降及提升速度不大于0.6m/min。在攪拌樁初凝前，立即施打預(yù)應(yīng)力管樁，每根管樁長(zhǎng)12m，配樁時(shí)，按最上一段管樁為12m控制。預(yù)應(yīng)力錨索在淤泥層中采用雙套管跟進(jìn)成孔，以避免塌孔，后進(jìn)行二次注漿成錨，在錨固體達(dá)80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉鎖定?；油练介_挖嚴(yán)格控制超挖量，超挖深度不大于0.5m。

3.2 基坑監(jiān)測(cè)

基坑采用信息化施工，土方開挖過程中，對(duì)樁頂水平位移及沉降、周邊地表沉降、錨索拉力及地下水位等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中樁頂水平位移為關(guān)鍵監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

樁頂水平位移監(jiān)測(cè)如圖4所示。WY1、WY2為東側(cè)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，WY3、WY4為南側(cè)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，樁頂水平位移隨基坑開挖呈增加趨勢(shì)，開挖至基坑底后，東側(cè)最大樁頂水平位移為20.1mm，南側(cè)為31.9mm，均小于監(jiān)測(cè)預(yù)警值。

圖4 樁頂水平位移監(jiān)測(cè)

基坑開挖過程中，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均未超過監(jiān)測(cè)預(yù)警值，預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護(hù)體系起到較好的支護(hù)效果，基坑安全穩(wěn)定。

4 結(jié)論

（1）深厚淤泥場(chǎng)地基坑采用預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護(hù)體系通常變形較大，可應(yīng)用于周邊環(huán)境對(duì)基坑變形控制要求較低的區(qū)域。

（2）該支護(hù)體系設(shè)計(jì)時(shí)，需重點(diǎn)對(duì)樁頂變形、樁身彎矩及剪力及支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，確保基坑安全穩(wěn)定。

（3）根據(jù)基坑淤泥軟土的厚度，可采用水泥攪拌樁對(duì)樁前被動(dòng)區(qū)進(jìn)行加固的措施。

（4）基坑需采用信息化施工，實(shí)時(shí)關(guān)注基坑變形特征，監(jiān)測(cè)指標(biāo)中，樁頂水平位移為關(guān)鍵指標(biāo)。