鋼管樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨桿在超深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

姚傳堃，艾華亮，王春紅

（1.青島華睿停車科技發(fā)展有限責(zé)任公司，山東 青島 266000；2.青島業(yè)高建設(shè)工程有限公司，山東 青島 266000）

0 前言

對(duì)于變形控制要求較高的深基坑而言，一般采用大直徑灌注樁加錨桿支護(hù)，該方案技術(shù)成熟，安全度高，造價(jià)適中。但由于城區(qū)地皮過(guò)于緊張，開(kāi)發(fā)商通常要充分利用紅線范圍進(jìn)行建設(shè)，周邊均為已建建筑物、地下管線，這就造成基坑只能直立開(kāi)挖，而且往往上部錨桿及大直徑灌注樁的施工空間不足，無(wú)法實(shí)施。基坑支護(hù)的發(fā)展就是不斷探索一些新的支護(hù)技術(shù)，青島華潤(rùn)中心悅府二期8號(hào)樓深基坑中采用鋼管樁+預(yù)應(yīng)力錨桿的方法進(jìn)行支護(hù)，取得成功，為該類基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

工程場(chǎng)區(qū)位于青島市市南區(qū)山東路10號(hào)，原海軍潛艇學(xué)院院內(nèi)，靠近北海賓館位置。包括1棟高層建筑（44~50層），建筑設(shè)計(jì)室內(nèi)坪標(biāo)高±0.00=11.00m，地下4層，基底標(biāo)高2.15m?；又荛L(zhǎng)約136m。場(chǎng)區(qū)地面標(biāo)高約24~28.75m，基坑開(kāi)挖深度26.6m，該基坑安全等級(jí)為一級(jí)。

1.1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

1.1.1 地形地貌

地形：勘察期間，場(chǎng)區(qū)地形經(jīng)開(kāi)挖，改造較大，整體為西高東低。

地貌：場(chǎng)區(qū)地貌單元為剝蝕斜坡地貌，后經(jīng)人工改造。

1.1.2 工程地質(zhì)條件

本項(xiàng)目地層結(jié)構(gòu)層序較為清晰，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，主要為人工填土以及第四系上更新統(tǒng)洪沖積層。巖面較高，為燕山晚期花崗巖、后期侵入的細(xì)?；◢弾r巖脈，場(chǎng)區(qū)碎裂狀花崗巖及砂土狀碎裂巖等構(gòu)造巖發(fā)育。

1.1.3 地下水

本項(xiàng)目地下水主要由風(fēng)化裂隙水和構(gòu)造裂隙水組成，地下水絕對(duì)標(biāo)高24~14m，風(fēng)化裂隙水量較小，構(gòu)造裂隙水量較為豐富，且具有一定承壓性。

1.2 基坑周邊環(huán)境條件

該工程基坑西側(cè)為北海賓館和地下200t消防水箱。其中北海賓館主樓16層，1層地下室，裙樓2層，半地下室，墻下條形基礎(chǔ)，主樓距離地下車庫(kù)輪廓線最近距離約23m，裙樓距離地下車庫(kù)輪廓線最近距離約10.9m；地下200t消防水箱，距離地下車庫(kù)輪廓線最近距離約9.35m?；颖眰?cè)為現(xiàn)狀磚混4層現(xiàn)場(chǎng)辦公樓，獨(dú)立基礎(chǔ)?；悠溆鄡蓚?cè)與萬(wàn)象城基坑接通。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 方案論證

該基坑是目前青島市較深的深基坑，難點(diǎn)在于基坑的西南緊鄰北海賓館，無(wú)放坡空間，并且靠近北海賓館較近，增加了此范圍內(nèi)垂直開(kāi)挖和支護(hù)的難度。初步方案考慮上部土層部分采用雙排灌注樁支護(hù)，下部預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)。因該方案需要占用紅線以外場(chǎng)地，建設(shè)單位難以協(xié)調(diào)。后經(jīng)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)人員及有關(guān)專家反復(fù)論證，決定在北海賓館一側(cè)采用雙排鋼管樁配合預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)形式進(jìn)行施工。

2.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)典型斷面

根據(jù)基坑不同的周邊環(huán)境及地質(zhì)條件把四周分為5個(gè)單元，其中條件最為復(fù)雜的斷面為C單元，這個(gè)斷面介紹如下。

本單元位于施工基坑的西面，緊鄰已有建筑物的裙房，開(kāi)挖深度26.6m，基坑側(cè)壁緊靠北海賓館毛石擋墻。由于本單元開(kāi)挖深度較深，如果選擇從地表直接打孔至基底以下：①施工難度大，垂直度稍有偏斜，底部移位太大，肯定會(huì)造成土建工作空間不足的問(wèn)題；②鋼管樁要承受的水平方向的剪力和彎矩較大。后經(jīng)反復(fù)論證，決定將本單元從深度中段留設(shè)錯(cuò)臺(tái)，分為上下兩段進(jìn)行支護(hù)施工。上半段施工雙排鋼管樁，鋼管樁頂部設(shè)冠梁；下半段由于巖層風(fēng)化程度較差，堅(jiān)硬且?guī)r石較為完整，改為施工一排鋼管樁，控制鋼管樁施工及開(kāi)挖的垂直度。為確保上半段雙排鋼管樁的嵌固效果滿足要求，在中間臺(tái)階處整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力錨桿予以錨固加強(qiáng)，錨桿均設(shè)計(jì)為較大噸位的預(yù)應(yīng)力錨索，旨在控制基坑變形。

3 施工過(guò)程中主要問(wèn)題及解決辦法

3.1 鋼管樁施工

鋼管樁設(shè)計(jì)孔徑200mm，樁芯鋼管外徑146mm，采用高風(fēng)壓潛孔鉆施工，由于鋼管過(guò)長(zhǎng)，吊裝過(guò)程中不可避免地發(fā)生彎曲，下入孔內(nèi)時(shí)大部分難以到位，外露較多，處理起來(lái)非常麻煩，經(jīng)研究鉆頭改為220mm后，鋼管下入均較順利。

靠近北海賓館處，鋼管樁鉆孔至10m深度左右時(shí)，遇巖石破碎帶，有漏風(fēng)、卡鉆等情況，無(wú)法向下鉆進(jìn)，采取注漿固結(jié)破碎帶后重新鉆孔的方法進(jìn)行了解決，具體方法：在鋼管樁部位間隔4~5m布設(shè)壓漿孔，壓漿孔采用偏心錘帶套管鉆進(jìn)，孔徑φ108mm，穿過(guò)破碎層，成孔后埋設(shè)鋼制注漿管，將注漿管口密閉后壓力注漿，漿液上強(qiáng)度2d以后再行鋼管樁鉆孔。

4.2 面層及噴射腰梁施工

該基坑以風(fēng)化花崗巖地層為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，開(kāi)挖需要爆破，采用常規(guī)爆破后，坡面凹凸不平，差別很大，面層設(shè)計(jì)厚度100mm，實(shí)際施工該厚度很大部分不能覆蓋鋼筋網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加厚，保證鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層厚度。

若采用支模澆筑商混凝土的方法進(jìn)行腰梁施工，效率較低且工序復(fù)雜。在該過(guò)程中我們進(jìn)行改進(jìn)，綁扎完面層鋼筋后不進(jìn)行噴混凝土施工，而是繼續(xù)綁扎腰梁鋼筋，綁扎完成后，在鋼筋底部及側(cè)面綁扎保護(hù)層墊塊，綁扎鋼絲網(wǎng)作為模板，腰梁與面層同時(shí)進(jìn)行噴混凝土施工，極大地加快了施工速度。

4.3 支護(hù)工序銜接的調(diào)整

本項(xiàng)目工期非常緊，預(yù)應(yīng)力錨桿注漿體的強(qiáng)度上升較慢，張拉施工的技術(shù)間歇成為制約本項(xiàng)目工期的一個(gè)重要問(wèn)題。對(duì)于基坑下部穩(wěn)定巖層且設(shè)置有超前支護(hù)鋼管樁的位置，分四個(gè)方面將施工工序進(jìn)行調(diào)整：

（1）錨桿注漿液及噴射腰梁材料中添加早強(qiáng)劑，盡快提升注漿體及腰梁的強(qiáng)度。

（2）本層錨桿注漿、腰梁噴射完成后一天，安裝錨具，通知土方開(kāi)挖下一層施工工作面。

（3）利用下層工作面施工的時(shí)間作為上層錨桿張拉的技術(shù)間歇，下層工作面完成前，上層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行張拉鎖定預(yù)應(yīng)力錨桿。

（4）本部為施工時(shí)，通知監(jiān)測(cè)單位加強(qiáng)對(duì)此部位的變形監(jiān)測(cè)，一旦有超出常規(guī)的變化預(yù)警，及時(shí)上報(bào)。

調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)施工工序后，有效的利用了張拉技術(shù)間歇的時(shí)間，保證進(jìn)度要求?，F(xiàn)場(chǎng)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，施工期間的基坑穩(wěn)定，位移在正常范圍內(nèi)。

而對(duì)于沒(méi)有鋼管樁的部位，仍應(yīng)嚴(yán)格遵循上層張拉支護(hù)后，下層才能開(kāi)挖的原則。由于工期緊迫，現(xiàn)場(chǎng)局部沒(méi)設(shè)鋼管樁的部位，在上層錨桿強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到開(kāi)挖條件即行開(kāi)挖，出現(xiàn)坡頂位移過(guò)大造成險(xiǎn)情，后及時(shí)回填加固才避免了事故的發(fā)生。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果

4.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及平面布置

監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)、沉降觀測(cè)、周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)、錨桿軸力監(jiān)測(cè)。

4.2 監(jiān)測(cè)成果

水平位移監(jiān)測(cè)曲線（見(jiàn)圖1）。

圖1 坡頂水平位移監(jiān)測(cè)曲線

垂直位移監(jiān)測(cè)曲線（見(jiàn)圖2）。

圖2 坡頂垂直位移監(jiān)測(cè)曲線

臨近建筑物沉降監(jiān)測(cè)（見(jiàn)圖3）。

圖3 臨近建筑物沉降監(jiān)測(cè)曲線

錨桿軸力監(jiān)測(cè)（見(jiàn)圖4）。

圖4 錨桿軸力監(jiān)測(cè)曲線

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，本項(xiàng)目基坑水平位移、垂直位移、建筑物沉降位移值都在規(guī)范允許范圍內(nèi)，安全穩(wěn)定。2015年7月施工完畢，位移趨于穩(wěn)定。

基坑施工期間預(yù)應(yīng)力錨桿軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，預(yù)應(yīng)力錨桿的軸力普遍有增加及減小的振蕩現(xiàn)象，分析系開(kāi)挖后土壓力增大、爆破時(shí)側(cè)壁瞬時(shí)壓力加大等原因造成錨桿軸力加大，而臨近或下層錨桿張拉造成錨桿預(yù)應(yīng)力損失，監(jiān)測(cè)軸力變小，后期錨桿軸力表現(xiàn)平穩(wěn)，說(shuō)明基坑側(cè)壁趨于穩(wěn)定。

5 結(jié)語(yǔ)

基于施工環(huán)境較為特殊，在本基坑中創(chuàng)造性地采用了微型樁超前支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨桿分層支護(hù)的方法，取得成功，基坑位移在規(guī)范允許范圍內(nèi)，同時(shí)，在施工過(guò)程中創(chuàng)新采用多種即可監(jiān)測(cè)手段，從而保證施工過(guò)程的安全性，為該類基坑的支護(hù)積累豐富的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。