樁錨支護計算位移與監測結果對比分析

張洪堯

(沙洲職業工學院，江蘇張家港 215600)

1 概述

隨著城市建設的快速發展，土地資源利用率要求越來越高，特別是在城市中心區域，建筑物往高空及地下的發展和利用成為主要趨勢。隨著地下空間的開發利用，深基坑發展迅速，深基坑支護又以樁錨支護應用較為廣泛。樁錨支護計算理論和方法有多種，不同方法的位移計算結果各不相同，有必要結合深基坑工程施工位移監測，對樁錨支護深基坑支護工程的設計理論和方法進行研究。

2 工程條件及計算分析

2.1 工程概況

張家港某商業廣場位于市楊舍鎮長安路與環城南路交叉路口，建筑物下面設有兩層地下室，基坑面積約1萬m2。基坑開挖計算深度為10.7 m，采用樁錨支護。工程基本參數:±0.00相當于黃海高程7.00 m，自然地面標高接近 ±0.00，基坑坑底標高－10.70 m，冠梁頂標高 －1.50 m，基坑挖深10.7 m。根據本基坑的挖深及周邊環境，本基坑安全等級為二級，重要性系數取1.0。采用單排樁兩層錨索支護式，灌注樁長19.0 m，直徑1.0 m，相鄰樁間距1.5 m，截面配筋:主筋 HRB335級14Φ25，螺旋箍筋 Φ14@150;樁身最大設計正彎矩1 285 kN·m，樁身最大設計負彎矩846 kN·m。錨索上下兩層，鋼絞線材料，與水平面傾斜向下呈15°角，詳見圖 1。

圖1 基坑計算分析模型

2.2 場地地質情況

基坑場地土層情況，摘錄地質勘查報告內容如下:

第①層雜填土層，雜色，軟塑、松散，場地大部分表層為混凝土地坪或建筑垃圾覆蓋，層底為素填土，以粘性土為主，高壓縮性。厚度0.73 m ～1.59 m，平均厚度1.30 m;層厚變化不連續，強度不均勻。

第②層粉質粘土層，黃褐色，稍濕～濕，可塑，局部硬塑，含有灰白色條紋狀高嶺土和紅色鐵錳氧化物，具網紋結構及氣孔構造，氣孔內充填有高嶺土。無搖震反應，切面有光澤，韌性高，干強度高，中壓縮性。厚度3.92 m ～5.28 m，平均厚度4.60 m。土層厚較穩定，強度較均勻。

第③層粉質粘土夾粉土，灰黃色、青灰色，濕，可塑，含有少量的氧化物斑點，夾稍密的粉土，組成水平層理。搖震反應弱，切面稍有光澤，韌性中低，中低干強度。層厚7.80 m～9.60 m，平均8.50 m;層厚略不穩定，強度略不均勻。

第④層粉土夾中砂層，平均厚度14.1 m。第⑤層及以下基坑支護不涉及。支護結構主要涉及的第②，第③層粉質粘土層物理力學性質，見表1。

2.3 計算分析模型及計算參數確定

2.3.1 施工工況確定

根據基坑實際施工情況，分析計算時的工況見表2。現場施工時工況與分析計算工況一致。

表1 土層主要物理力學性質

表2 某商業廣場深基坑工況表

2.3.2 彈性抗力法支護樁位移計算

計算時常見的土壓力模型取3種，并與3種彈性系數m，K，C法共形成9種組合，支護樁主動側三種典型土壓力模型分別為上三角形、全三角形、梯形土壓力分布計算模型，如圖2所示;m法，C法，K法對應各土層參數的取值見表3。由于沒有對灌注樁進行水平載荷試驗，按文獻m法的取值。

圖2 土抗力法土壓力模型

表3 比例系數m，K，C值的選取

計算采用的北京理正軟件深基坑計算軟件。

2.4 計算分析結果

在分析結果表格中，括號內的數字表示內力或者位移值對應的標高位置。在后面的表格結果中土壓力、彎矩、剪力和位移的負值均表示發生在支護樁開挖側，正值表示發生在支護樁擋土側。

位移計算結果見表4，對位移計算結果進行比較，上三角土壓力分布下，3種方法計算的位移值基本相同，梯形土壓力分布下位移結果差別很大，其中m法最大，K法最小，最大最小之間相差有數十倍。

對位移計算結果進行比較，3種方法位移計算結果都是m法和C法計算位移比較接近，K法最小;C法比m法位移計算結果相對略小。

3 工程實例現場測試

根據現場測試數據與分析計算數據對比，分析現場測試數據與計算數據之間的差異。

以張家港某商業廣場深基坑工程為研究背景，根據基坑支護的設計文件，本工程基坑側壁安全等級為一級，根據JGJ 120-99建筑基坑支護技術規程中3.8.3條的規定，一級基坑監測的項目主要有:支護結構水平位移、周圍建筑物以及地下管線變形、地下水位、樁墻內力、錨桿拉力、支撐軸力、立柱變形、土體分層豎向位移。

本人參與基坑監測單位的監測工作，由于多種原因，基坑監測方案監測了支護樁鋼筋應力(支護樁內力)、支護樁頂冠梁水平位移和沉降、預應力錨索拉力、地下水位及周圍建筑的變形這些內容。

表4 支護樁位移極值及其出現標高位置

在基坑變形監測過程中，主要監測內容為基坑開挖過程對基坑及周圍建筑和道路均進行了水平位移觀測，樁頂變形監測點設置在樁頂冠梁底靠挖土方向側上，通過后鉆孔化學螺栓法埋設棱鏡支托，設置4個樁頂位置即－1.50 m標高位置進行位移觀測點。監測開始到變形基本穩定共記錄近4個月時間。圖3反映實測4根樁水平位移隨時間的變化情況。

4 結語

從樁頂水平位移計算結果和監測結果對比分析，最接近實測位移值的順序依次為:m法采用全三角分布;m法采用梯形分布;C法采用全三角分布;C法采用梯形分布;m法采用上三角分布;C法中上三角分布模式。而K法計算的水平位移值都遠小于實測位移結果。就水平位移而言，“m”法與實測值最為接近，但還是存在很大的偏差，因計算方法沒有考慮整個支護體系的空間效應，使得計算位移與實測位移不符。不同位置的樁之間的實測位移差異化較大，說明還有許多未深入研究的因素對樁位移存在影響。

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