預(yù)應(yīng)力錨桿在基坑支護(hù)加固工程中的應(yīng)用研究

沈榮鋒

摘 要：深基坑工程常因特殊因素導(dǎo)致施工質(zhì)量出現(xiàn)偏差而無法滿足設(shè)計要求。因此，為該類基坑工程問題尋求安全、經(jīng)濟且便于施工的加固方法具有重要意義。以南京某深基坑加固工程為例，介紹、分析和總結(jié)工程采用的預(yù)應(yīng)力錨桿加固方法，以期為類似的基坑工程問題提供參考。

關(guān)鍵詞：基坑工程;加固工程;預(yù)應(yīng)力錨桿

中圖分類號：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）18-0103-03

Abstract： In deep foundation pit engineering， the construction quality often deviates due to special factors and cannot meet the design requirements. For solving this kind of construction problems， it is of great significance to find a safe， economic and convenient reinforcement method. Taking a deep foundation pit project in Nanjing as a case， this paper introduces， analyzes and summarizes the prestressed anchor bolt reinforcement method used in this engineering case， which has the practical application value to provide reference for similar construction problems in foundation pit project.

Keywords： foundation pit engineering;reinforcement engineering;prestressed anchor

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化步伐的加快，城市人口過度集聚，導(dǎo)致城市地面空間日趨緊張[1]。地下空間是人類潛在的可利用空間資源。目前，人類正不斷開拓地下空間，如多層地下室、地下鐵道、地下車站、地下道路、地下商場以及地下民用和工業(yè)設(shè)施等[2]。在向地下開拓空間的過程中產(chǎn)生了很多基坑工程，尤其是隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，各類深大基坑工程應(yīng)運而生?；庸こ掏ǔχ車ㄖ锖偷叵聵?gòu)筑物造成影響，引起相鄰建筑物的開裂甚至倒塌，尤其是東南沿海地區(qū)，基坑事故率高達(dá)30%[3-4]?？梢?，基坑工程的施工質(zhì)量直接影響周邊的環(huán)境安全和坑內(nèi)施工作業(yè)安全。然而，由于工期、管理、氣候等各種因素，不少基坑工程出現(xiàn)施工成型質(zhì)量不符合設(shè)計要求的情況，甚至存在較大安全隱患。因此，基于已有的基坑工程質(zhì)量問題進(jìn)行合理的加固方案選擇，具有較高的經(jīng)濟價值和深遠(yuǎn)的社會意義。

1 工程概況

某工程位于江蘇省南京市，擬建項目總用地面積約3 200 m2，總建筑面積約1.5×104 m2，由一棟11層辦公樓及下設(shè)的3層整體地下車庫組成。基坑開挖面積約為2 602 m2，支護(hù)周長約為206 m，基坑挖深為14.25～15.05 m。基坑?xùn)|側(cè)為高6層的商務(wù)服務(wù)中心，服務(wù)中心下設(shè)一層地下室，基礎(chǔ)埋深約4.00 m?；幽蟼?cè)為場區(qū)內(nèi)空地，空地南側(cè)為已建市政道路，基坑西側(cè)和北側(cè)為空地。擬建項目場區(qū)內(nèi)地勢較平坦，基坑開挖影響范圍內(nèi)土層情況如下：1-1層為雜填土，1-2A層為素填土，1-2層為素填土，3層為粉質(zhì)黏土，5-1層為強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，5-2層為中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。場地地下水類型淺部為潛水，深部為基巖裂隙水。

原設(shè)計采用鉆孔灌注樁加二道鋼筋混凝土水平支撐支護(hù)，水平支撐平面布置詳情見圖1，豎向布置詳情見圖2。

2 支護(hù)樁檢測結(jié)果分析

2.1 檢測情況

依據(jù)建筑安裝工程質(zhì)量檢測中心提供的樁基鉆芯檢測報告，樁身混凝土芯樣抗壓強度檢測值不滿足設(shè)計要求，其中8根實測樁長小于設(shè)計長度。為進(jìn)一步調(diào)查支護(hù)樁成型質(zhì)量，業(yè)主委托第三方檢測機構(gòu)進(jìn)行補充檢測，共檢測30根樁，其中樁身完整的I類樁17根，樁身有輕微缺陷的Ⅱ類樁1根，樁身有明顯缺陷的Ⅲ類樁8根，樁身有嚴(yán)重缺陷的Ⅳ類樁4根。樁長短缺最大值不超過2 m，最低樁身強度18.1 MPa。

2.2 檢測結(jié)果分析

依據(jù)兩份檢測報告進(jìn)行分析，樁身有明顯缺陷的支護(hù)樁按廢樁處理，不參與計算。實際樁身間距為1 200 mm，支撐間距約為8.5 m，每支撐跨間按1根廢樁考慮，因此將支護(hù)樁間距折算為1 400 mm進(jìn)行計算。樁身強度取C15，樁長按減少2 m計算。

以典型剖面（BC段）為例，采用理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進(jìn)行計算分析，并與原設(shè)計進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。

依據(jù)計算結(jié)果可知，鑒于部分灌注樁身存在缺陷，原設(shè)計樁身配筋無法滿足其抗彎要求。因此，須對該項目基坑支護(hù)進(jìn)行加固，以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和坑內(nèi)施工的安全。

3 常見支護(hù)加固方法分析

3.1 補樁加固

針對樁身強度和樁長局部不達(dá)標(biāo)的問題，充分檢測灌注樁樁身質(zhì)量，復(fù)核各樁身質(zhì)量欠缺程度，于基坑外側(cè)鄰近位置補充灌注樁。該加固方法思路清晰，簡單明了，但存在以下問題：①項目依據(jù)每支撐跨補一根樁的原則，需補充施工約27根灌注樁，預(yù)估補樁工程造價約80萬元，即補充支護(hù)樁成本較高;②取芯檢測階段，大型旋挖機已退場，機械重新進(jìn)出場費用高、難度大;③基坑四周難以為灌注樁施工提供場地條件;④重新補樁對總工期影響較大。

3.2 增加支撐

通過減小支撐間距以達(dá)到減小支護(hù)樁樁身跨長，進(jìn)而減小支護(hù)樁樁身彎矩的目的，以使現(xiàn)已成型的灌注樁滿足抗彎要求[5]。該方法基于支護(hù)樁受力特點進(jìn)行加固，理論合理，安全可靠，但存在以下問題：①鋼立柱依據(jù)原混凝土支撐進(jìn)行布設(shè)，因此宜增加混凝土支撐，但新增混凝土支撐施工及相應(yīng)拆撐對工期影響較大;②原鋼格構(gòu)立柱和立柱樁依據(jù)兩道鋼筋混凝土支撐設(shè)計，難以滿足新增加鋼筋混凝土支撐所產(chǎn)生的荷載，需重新補充鋼格構(gòu)和立柱樁。

3.3 錨桿加固

該方法與增加支撐的方法原理相似，通過減小支錨間距以減小支護(hù)樁樁身彎矩。該方法主要有以下優(yōu)點：①造價相對較低，增加兩道錨桿造價預(yù)算約55萬元;②可采用流水施工，對施工工期影響小，較鋼筋混凝土支撐無拆撐工況;③施工機械小，現(xiàn)場可滿足施工場地要求。但是，該方法同樣存在一些問題：①基坑四周若有鄰近建筑工程樁，錨桿施工易對鄰近建筑工程樁造成破壞;②坑外若為軟土層，如淤泥質(zhì)土層，錨固將無可靠錨固段，無法提供有效錨固力。

本項目基坑四周無鄰近樁基礎(chǔ)與錨桿交叉，項目施工場地局促，硬塑土埋深約為6 m，其下為強風(fēng)化巖層。綜合考慮基坑安全及加固成本因素，本項目宜采用錨桿加固法。

4 加固設(shè)計及計算分析

整個基坑采用鉆孔灌注樁支護(hù)，水平向設(shè)置兩道鋼筋混凝土支撐，于第一道支撐與第二道支撐間及第二道支撐與坑底間分別設(shè)置一道錨桿進(jìn)行加固。

由表2可知，對于本項目中出現(xiàn)的支護(hù)樁局部存在明顯缺陷、混凝土強度不達(dá)標(biāo)等問題，通過增設(shè)兩道錨桿，可較好地控制基坑變形與原設(shè)計基本一致，并使原設(shè)計樁身配筋滿足現(xiàn)狀受力要求。

5 結(jié)論

通過對南京某深基坑工程進(jìn)行加固方法分析，初步得到以下結(jié)論。

①對于因特殊因素導(dǎo)致支護(hù)樁樁身強度無法滿足設(shè)計要求等類似問題，可通過減小豎向支錨間距的方式減小支錨間樁身跨長，進(jìn)而控制樁身彎矩，避免采取補樁等高成本補救措施。

②將錨桿或錨索應(yīng)用于樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，具有現(xiàn)實可行性和經(jīng)濟適用性;錨桿用于支護(hù)結(jié)構(gòu)加固，在項目案例中取得了較好效果，可為后續(xù)類似工程提供參考。

本文主要研究錨桿在“灌注樁+鋼筋混凝土”支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中的加固應(yīng)用，而對于錨桿在“支護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力”組合型鋼支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用還有待探索，其中主要涉及錨桿預(yù)應(yīng)力在施加過程中與組合型鋼預(yù)應(yīng)力之間的協(xié)調(diào)作用問題，是今后的一個重要研究課題。

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