樹根樁+錨桿聯合支護在土質基坑工程中的應用

于光，雷用，胡明

(1重慶市勘測院，重慶401311；2后勤工程學院軍事建筑系，重慶401311)

0 引言

樹根樁實際上是一種小直徑（通常為100～250mm）的鉆孔灌注樁，上世紀30年代由意大利Fordedile公司首創[1]。由于樹根樁所形成的樁基形狀如同“樹根”（圖1）而得名。樹根樁在處理地基基礎不均勻沉降和承載力問題方面得到了廣泛應用，在許多工程實例中獲得成功。但是，樹根樁在處理邊坡穩定性方面的應用卻比較少。

樹根樁是利用小型鉆機，按設計直徑鉆進至設計深度，然后放入鋼筋籠，同時放入灌漿管，注入水泥漿或水泥砂漿，結合碎石骨料成樁。樹根樁可用于加層改造工程的地基加固、在既有建筑物地下隧道施工時對既有建筑物基礎進行托換，或用于增強邊坡穩定性及碼頭下地基承載力。

根據需要，樹根樁可垂直或傾斜；它既可是單根，也可成束。多束樹根樁形成網狀結構的斜樁型。同時，樹根樁也可以是端承柱或摩擦柱（圖1）。

圖1 樹根樁剖面示意圖

樹根樁在處理地基基礎不均勻沉降和承載力問題上得到了廣泛應用，在許多工程實例中獲得成功。但是，樹根樁在處理邊坡的穩定性方面的應用卻相對比較少，樹根樁作為一種支擋結構型式，在現行國家和行業標準《建筑邊坡工程技術規范》GB 503300、《地基基礎設計規范》GB 50007、《建筑地基處理技術規范》JGJ79、《既有建筑地基基礎加固技術規范》JGJ123、《建筑基坑支護技術規程》JGJ120中，均未納入。

樹根樁作為一種支護結構型式[2]，它具有如下優點：直徑小、施工機具輕便、投入少；豎向樹根樁能提供土層所不能滿足需要的承載能力；斜向樹根樁能提供側向抗力，等。豎向和斜向樹根樁能在土質邊坡的支護中充分發揮其優勢，做到“少花錢，多辦事”，起到事半功倍的效果，并將在支護結構型式中占一席之地。

隨著城市人口密度的不斷增加和城市建設的發展，人們越來越關注如何合理地開發和利用地下空間?；庸こ淌堑叵驴臻g利用中的主要工程之一。建筑基坑[3]按其物質組成可分為土質基坑和巖質基坑。本文結合某土質基坑工程實例，就幾個問題進行探討。

1 樁-錨支擋體系作用原理

在巖土錨固工程中，以樁、錨桿（或錨索）作為錨固系統的主要構件，就形成了一個樁-錨錨固系統，或稱之為樁+錨桿聯合支護結構體系，亦稱樁錨體系。

巖土錨固的基本原理就是依靠錨桿周圍地層的抗剪強度來傳遞結構物的拉力或保持地層開挖面自身的穩定。

巖土錨固的主要功能：提供作用于結構物上用來承受外荷載的抗力；使被錨固地層產生壓應力區域；加固并增加地層的強度，也相應改善地層的其它力學性能；通過錨桿，使結構與穩定巖土體連鎖在一起，形成一個共同工作的復合結構，從而使穩定巖土體更有效地承受拉力和剪力。

基坑工程中樁+錨桿聯合支護結構體系的水平荷載主要由錨桿來承擔，而樁主要起承擔豎向荷載（錨桿的豎向分力與樁的自重）、聯系錨桿和抗滲透穩定、抗隆起等作用。因此，樁錨體系中的樁?？刹捎弥?、小直徑的鉆孔樁，也可采用直徑更小的樁-樹根樁，與計算剖面上的多點錨桿形成樁-錨復合支擋體系。

2 工程實例

2.1 工程概況

某房地產開發公司在瀘州市治平路旁修建飯店。場地屬于淺丘堆積地帶，場地開闊，地勢平坦，場地標高243.75～244.65m，高差0.9m。擬建飯店地下兩層，最底層標高為234.00m，將形成深9.60m左右的基坑,基坑平面邊線長約148.5m。場地土層上部為3.8～5.2m左右的填土層，填土層下面為9.1～10.4m左右的粉質粘土層，以下依次為4.2m左右的卵石層及泥巖層。

填土為雜填土，雜色，稍濕，主要為炭、粘性土及少量建筑垃圾，松散狀，廣泛分布，厚3.8～5.2m。

粉質粘土：黃色、黃褐色，可塑狀，韌性中等，干強度中等，無搖震反應，稍有光澤，局部夾流砂，廣泛分布，厚9.1～10.4m。

卵石層：場地中均勻分布，卵石和少許漂石大小交錯排列，其間充填黃色、灰色中細砂，卵石含量50%～60%，結構稍密至中密，厚3.5～5.5m。

泥巖層：紫紅、暗紅色為主，泥質結構，中厚層狀，巖芯呈柱狀，裂隙較發育，局部含溶蝕孔隙，巖芯節長10～60mm。

場地地下水位標高約233.0m，水文地質條件簡單，地下水對混凝土無腐蝕性。不存在滑坡、坍塌、地面塌陷等不良地質作用，場地穩定性良好。

為保證擬建建筑物及基坑頂部建筑物的安全，應對場地基坑進行永久性支護。

2.2 設計依據

（1）建設單位提供的場地基坑平面布置圖。

（2）飯店巖土工程勘察報告。

（3）《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008。

（4）《混凝土結構設計規范》GB 50010-2002。

2.3 支護方案

根據場地的工程地質特征，結合場地邊坡的平面布置要求，該基坑采用樹根樁+樁間板式錨桿擋墻進行永久性支護。

2.4 設計參數

（1）場地類別：I類建筑場地。

（2）基坑類別：土質基坑。

（3）結構重要性系數為1.10。

（4）本工程按VI度抗震設防，設計使用年限為50年。

（5）巖土參數：

①填土：γ=20kN/m3，綜合內摩擦角φD=30o；

②粉質粘土：γ=20.0kN/m3，c=20kPa，內摩擦角φ=20°；

③坡頂附加荷載：q＝3.5kN/m2(邊坡后緣已建建筑物采用樁基礎，且嵌入巖土體塌滑區范圍以內)。

2.5 樹根樁、板工程

（1）材料

①樹根樁、板混凝土強度等級為C25。

②鋼筋：φ-HPB235，Φ-HRB335。

（2）鋼筋混凝土

①混凝土保護層厚度：樁為50mm，梁為35mm，板為25mm。

②鋼筋混凝土板內應滲入水泥重量10%的UEA—H膨脹劑。

③鋼筋接長：采用機械連接。

④所有箍筋彎135o，長10d。

（3）施工要求

①樹根樁施工要求：

A.當各樹根樁施工完后即可施工樁頂聯梁、板，施工時，應注意梁、板與樁的整體連接。

B.樹根樁的施工應嚴格按《建筑樁基技術規范》JGJ94—94執行。

②板施工要求

A.板底設置連續暗梁，梁截面200×500mm，上、下面配筋均為3Φ20，側向腰筋各2Φ20，箍筋ф10@150,C25混凝土。

B.板豎向每段水平施工縫應嚴格處理，保證其整體性。

C.板泄水孔：樁間板應按2.5m×2.0m設Φ150泄水孔，外傾5%，墻背后500mm厚范圍做卵石堆囊。

（4）其它

①擋墻應沿長度方向每20m設置一道豎向伸縮縫，縫寬30~50mm，縫中嵌瀝青麻筋，嵌入深度100mm。

②樹根樁應嵌入密實的卵石層內不少于1.5m。

③樹根樁應進行檢測。

④樹根樁應跳槽施工，施工時應準確預留錨孔位置。

2.6 錨桿工程

（1）錨桿孔徑為110mm，主筋2Φ28（Φ：HRB335，強度標準值fyk=335N/mm2），錨桿與水平線夾角20°；錨桿采用M30水泥砂漿在2～3個大氣壓下壓力灌注。

（2）肋柱（圓樁）：直徑250mm，主筋6Φ20，箍筋ф8＠150，錨桿1m范圍加密為100mm，C25混凝土。

（3）鋼筋接長：應采用機械連接，符合《鋼筋機械連接通用技術規程》JGJ107-2003的規定。

（4）施工前，錨桿應進行性能試驗，性能試驗錨桿的根數為3根（錨固長度為設計錨固長度的0.6倍）。施工完后應進行驗收試驗，驗收試驗錨桿的根數為錨桿總數的5%，且不少于5根（試驗荷載值為設計值的1.1倍）。

（5）錨桿的軸向拉力設計值：255kN。

（6）應保證錨桿與樁的整體連接。

（7）土層中的錨桿應進行防腐處理，可采用潤滑油三度瀝青玻纖布纏裹二層的方法。

（8）面板底標高為233.60m。

（9）擋墻應沿長度方向每20m設置一道豎向伸縮縫，縫寬30～50mm，縫中嵌瀝青麻筋，嵌入深度100mm。

（10）錨桿施工應滿足以下要求：

①錨桿施工前，應查明錨桿施工區建（構）筑物基礎、地下管線等情況；判明錨桿施工對臨近建筑物及地下管線的影響，并擬定相應預防措施。

②錨孔施工應按 《建筑邊坡支護技術規范》DB50/5018-2001和《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-99的有關要求進行。

2.7 其它（略）

2.8 部分施工圖

基坑支護設計平面圖見圖2；基坑支護設計代表性立面圖見圖3；基坑支護設計代表性剖面圖見圖4；基坑支護設計大樣圖見圖5。

圖2 基坑支護設計平面圖

圖3 基坑支護設計立面圖（AB段）

2.9 監測

該基坑支護工程在竣工后進行了2年的治理效果變形監測。

由于樁嵌入密實的卵石層內不少于1.5m，其豎向變形值小于0.5mm，因此，本文未繪制豎向位移與時間的關系曲線圖。

圖4 基坑支護設計剖面圖（II-II）

圖5 基坑支護設計大樣圖

根據測點水平位移累計值繪制水平位移與時間的關系曲線圖（見圖6）。由圖6分析，水平位移與時間的關系曲線為波浪形，曲線的趨勢線近似為水平線，說明支擋結構水平位移的變化幅度有限，整個支擋結構處于穩定狀態。

圖6 水平位移與時間的關系曲線圖

[1]王赫.建筑工程事故處理手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1994.

[2]雷用，趙尚毅，郝江南，等.支擋結構設計與施工[M]，北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]劉興遠，雷用，康景文.邊坡工程[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.