樁錨支護技術在工程中的應用

□文/張威 任景煜

樁錨支護技術在工程中的應用

□文/張威 任景煜

天津地區大多為軟土地基，錨桿工藝多年來因自身對土體的強度要求，限制了該支護施工工藝在本地區的應用。近年來，針對天津地區土體軟弱的特點，突破性地發展出非常規錨桿-樁錨技術。其樁徑比普通錨桿大2～3倍并且因采用旋噴成樁，不僅具備錨桿原有特性，而且增強了對土體改良和加固的效果。在基坑面積較大且深度適宜的工程中應用，與采用內支撐相比，更簡便、省時、經濟、安全且支護效果良好。

樁錨；旋噴樁；軟土；地基；支護

1　工程概況

馨睦家園工程坐落于西青區大寺鎮周莊子村，占地面積約為83256.7m2，地塊周長約1235.2m。該工程地上為15幢住宅樓及附屬建筑。建筑面積149800m2，整體地下車庫面積為46 677 m2，現場自然地坪-1.400 m，基坑底標高為-6.800m，基坑凈深度達-5.400m。

2　周邊環境及紅線位置概況

基坑東側為津港公路，東側地下室外墻距用地紅線10～13m，津港公路距離東側地下室外墻約56m。基坑西側地下室外墻距紅線為3.6～19.7 m，北側地下室外墻距紅線為14～34m。西、北、東三面周邊開闊，故考慮采用i=1∶0.7兩段式放坡。基坑南側地下室外墻距居民樓（4棟6層磚混住宅樓，條基埋深1.400 m）19～26m，外墻與居民樓間現有圍墻一道（紅線位置）。地下室外墻距圍墻5m。南側不具備放坡條件，需垂直開挖，故進行深基坑支護設計。

3　地質情況

3.1場地地層分布及土質特征

該場地埋深70.00 m深度范圍內，地基土分為8層，按力學性質可進一步劃分為14個亞層。

與基坑設計有關的場地工程地質條件及基坑圍護設計參數見表1。

表1　土層物理力學性質

續表1

3.2地下水位及類型

場地地下潛水水位如下：初見水位埋深2.00～2.80 m，相當于標高0.54～-0.08 m。靜止水位埋深0.76～1.80m，相當于標高1.54～0.92m。表層地下水屬潛水類型，主要由大氣降水補給，以蒸發形式排泄，水位隨季節有所變化。一般變幅在0.50～1.00m/a左右。

3.3淺層地基土滲透性

根據室內試驗結合各層土性質，提供埋深20.00m以上各層土滲透系數及滲透性見表2。

表2　滲透系數及滲透性

4　基坑支護設計方案

4.1基坑支護難點

1）基坑規模大。本工程開挖面積超過4.79萬m2，屬超大規模基坑。

2）基坑安全性要求高。基坑南側有多棟建筑物，施工時受到基坑開挖、大氣降水以及施工動載等許多不確定因素的影響，使基坑開挖具有一定的技術風險性。

4.2支護方案的優選

結合基坑面積大、周邊環境條件差異較大等特點，就圍護方案設計展開了多輪探討，計劃在基坑周圈采用止水帷幕，除南側外，采用兩級放坡+雙軸攪拌樁止水的支護止水形式，對于南側需垂直開挖的情況，提出3套解決方案。

1）方案一。在南側連續打6排水泥攪拌樁，形成格構式水泥樁重力壩擋土墻，將止水與支護功能統一。但擬建建筑物與圍墻（紅線）距離僅7m，施工作業面不足。

2）方案二。在南側止水帷幕內打鋼板樁，作為支護體系。此方案最為經濟，但考慮到埋深較大，鋼板樁作為懸臂結構在土體側壓力下變形較大，可能造成原有建筑物過大沉降。

3）方案三。在南側止水帷幕內采用鉆孔灌注樁擋土+加筋水泥土樁錨的支護止水形式。此種方案不但滿足了作業面的要求，造價也相對節約且安全性較好。

綜合考慮建筑場地周邊環境、施工條件、場地土質情況、基坑深度、工期及經濟效益等多方面因素，本著安全、經濟、方便施工的原則，最終選定了方案三。

5　施工過程

5.1支護結構施工

5.1.1場地東北西側

采用兩級放坡+雙軸攪拌樁止水帷幕的圍護體系。

1）自然放坡。第一級坡高2.6 m，坡寬2.5 m；中間設置1.0m寬的馬道；第二級坡高2.6m，坡寬2.5m。

2）止水帷幕。坡頂外側使用單排雙軸水泥土攪拌作為止水帷幕，雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕為φ700 mm@900mm，樁長10.0m，深入坑底以下5.8m。

5.1.2場地南側

采用鉆孔灌注樁擋土+加筋水泥土樁錨+雙軸攪拌樁止水的圍護體系，見圖1。

圖1　基坑支護剖面

1）鉆孔灌注樁。根據周邊環境條件以及坑深情況采用圍護樁φ600 mm@1 000 mm，樁長9.5 m，深入坑底以下5.6m。

2）止水帷幕。鉆孔灌注樁排樁外側結合單排雙軸水泥土攪拌作為止水帷幕，雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕為φ700mm@900mm，樁長10.0m，深入坑底以下5.6m。

3）加筋水泥土樁錨。基坑豎向設置一道樁錨，鉆孔灌注樁頂部設置壓頂冠梁兼作樁錨的圍檁。樁錨參數見表3。

表3　樁錨參數

4）樁錨施工。首先完成水泥攪拌樁止水帷幕及鉆孔灌注樁。養護期后，于灌注樁內側開挖約1.5m深，根據加筋水泥土樁錨施工機械作業要求適當留出工作面約3 m，進行旋噴樁施工并在灌注樁頂部做出冠梁，兼作樁錨的圍檁。樁錨內部為3根7φ5mm鋼絞線。待樁體達到養護期后，對鋼絞線進行張拉錨固，張拉應力控制在25kPa。每3根樁錨一組以槽鋼為聯系，固定于冠梁內側。

5.2基坑開挖與降排水

5.2.1土方開挖

采用兩步接力退挖，人工配合機械開挖。第一步挖至-4.100m，第二步挖至槽底以上300 mm處，人工平槽底。自西向東，由南北向中間開挖。出土口設在東側靠津港公路方向，寬約10 m。出土口采取墊鋼板措施，保護放坡坡道。

圍護結構達到設計強度后方可進行基坑土方開挖。樁錨部位施工時要嚴格遵循先錨后挖原則。先開槽挖出樁錨施工的空間，待樁錨施工完畢（開挖—成樁—張拉鎖定），再繼續向下開挖，嚴禁先挖后錨。南側樁錨部位施工時，土方開挖應嚴格實行“分段開挖、留土護壁、限時開挖加錨”，將基坑開挖造成的周圍設施的變形控制在允許的范圍內。應盡量縮短基坑無樁錨暴露時間。嚴禁機械碰撞圍護墻、工程樁、錨頭和降水井。土方開挖順序以先開挖對圍護樁體位移要求較低一側的土體，再開挖對圍護樁位移要求較高一側的土體為基本施工原則。

5.2.2降排水

基坑采取坑外帷幕隔水，坑內大口井降排水的方式。坑內大口井使用無砂混凝土井管進行降水，間距約20m，共布置147口，井深10 m，井徑800 mm。降水需在開挖前兩周左右進行。地下水降低至相應標高（坑底以下500～800 mm）后方可開挖。開挖后在基坑底部周邊及中部設置循環排水盲溝。坑外沿坑周每40 m設置一口水位觀察井，井深9 m。基坑開挖時應每日監測抽水量及坑內地下水位，見圖2。

圖2　降水井平面布置

6　監測

本工程主要檢測坡頂及樁頂的水平位移。觀測頻率：基坑開挖期間為2 d/次，底板澆筑后7 d內為3 d/次，7～14 d為5 d/次，14～28 d為7 d/次，超過28 d為10d/次。報警值：坡頂水平位移及樁頂水平位移日變化速率10mm，絕對值50mm。

根據觀測成果顯示，總體變形呈拋物線，樁頂較大，底部較小。日變化速率均＜10mm，累計值未超過20 mm。施工期間未發生安全事故。

7　結語

加筋水泥土樁錨技術在本工程應用上，因樁錨構件的局部革新和樁錨組合設計上的優良表現，使得受力更合理。實踐表明其工藝簡單，施工占工期短，所需工作面較小。對作業環境要求較低，操作安全，相比其他圍護結構較經濟。圍護結構變形小。但該工藝對于土體有一定要求，當土體不能達到其工作狀態要求，可考慮與土釘墻工藝協同工作；還需考慮如何將紅線以外的樁錨內部鋼絞線消除的問題，以減少對周邊將來擬建深基礎建筑的影響。樁錨結構在本工程中得到了滿意的應用，很好地解決了作業面狹窄和變形控制嚴格的問題。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.04.012

□任景煜/天津市天洲房地產投資集團有限公司。

□TU473.1

□C

□1008-3197（2015）04-27-03

□2015-04-07

□張威/男，1959年出生，工程師，天津一建建筑工程有限公司，從事建筑工程管理工作。