改進拉錨加勁樁攪拌角度及長度控制深基坑邊土體穩(wěn)定性

□文/鐘福新

改進拉錨加勁樁攪拌角度及長度控制深基坑邊土體穩(wěn)定性

□文/鐘福新

基坑穩(wěn)定性是保證地下結(jié)構(gòu)施工安全的前提保障。深基坑圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性保障措施中，拉錨加勁樁支撐是一種常用技術(shù)措施。文章就深基坑圍護結(jié)構(gòu)拉錨加勁樁支撐在天津市高新區(qū)軟件及服務(wù)外包基地綜合配套居住區(qū)11R地塊項目的創(chuàng)新應(yīng)用進行闡述。

基坑;圍護結(jié)構(gòu)；拉錨加勁樁；土體穩(wěn)定

1　工程概況

天津市高新區(qū)軟件及服務(wù)外包基地綜合配套居住區(qū)11R地塊項目位于天津市西青區(qū)海泰東西大街及海泰內(nèi)環(huán)南路。工程由14棟高層（其中8棟超高層）、14棟涉外專家公寓、1棟公共建筑及地下車庫組成，總建筑面積382000m2，其中地下建筑面積近120000m2。

基坑北側(cè)沿向布置有多臺電力變壓器且有4臺變壓器處在距基坑邊1.5～2 m范圍內(nèi)；場區(qū)東北側(cè)臨近綠色時代酒店，酒店建筑物邊緣距基坑邊緣約16 m，酒店停車場距基坑邊緣最小位置不足2 m；基坑?xùn)|側(cè)靠近高新區(qū)海泰產(chǎn)業(yè)園區(qū)主道路海泰南北大街，基坑邊緣距主干道西側(cè)綠化帶距離不足3m。

基坑成線帶型東西向布置，基坑開挖施工期間地下兩層區(qū)域普遍開挖深度11.300 m，南側(cè)地下一層區(qū)域開挖深度7.500m。線帶型的基坑型式和緊迫的工期要求使得基坑施工階段作業(yè)面必須高度重視，要充分利用、充分提供作業(yè)空間，最大限度減少和降低因基坑支護對地下結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生的影響等問題。

此時，常規(guī)的邊坡支護型式作法在本工程基坑施工階段單調(diào)無力，項目亟需結(jié)合工程實際提出切實有效的基坑邊坡支護方式，保證安全、高效完成項目地下結(jié)構(gòu)施工，進而為保證既定交竣工節(jié)點的實現(xiàn)奠定良好的基礎(chǔ)。

2　工程土質(zhì)情況

場地土質(zhì)情況見表1。

表1　土質(zhì)情況

續(xù)表1

地下二層區(qū)域基坑普遍開挖深度為11.300 m，土方開挖貫穿土層1、土層4-1、土層4-2、土層6-1、土層6-2，主要貫穿土層土體為粉質(zhì)粘土和粉土。

基坑開挖貫穿的粉質(zhì)粘土層土體特性更接近于粉土，液限較低、透水性較弱，在雨季也易出現(xiàn)邊坡沖刷和滑塌現(xiàn)象。

3　拉錨加勁樁分析

基坑開挖深度大且基坑邊有變壓器及緊鄰綠色時代酒店等條件，故基坑開挖及基礎(chǔ)施工階段的基坑邊穩(wěn)定性（沉降量等）施工階段應(yīng)按一級基坑考慮并嚴格控制好基坑邊土體的變形情況。在嚴峻的工期要求和復(fù)雜的基坑周邊環(huán)境等條件下。拉錨加勁樁支撐體系顯示出比較突出的優(yōu)勢，但拉錨加勁樁支撐體系能否完全保證基坑及地下室施工期間的基坑的變形可控仍是一項難題。

拉錨加勁樁的穩(wěn)定性與基坑圍護體系的穩(wěn)定性息息相關(guān)。拉錨加勁樁主要依靠加勁樁與土體之間的摩擦力抵抗基坑周邊土體側(cè)向土壓力，拉錨加勁樁的穩(wěn)定性與拉錨加勁樁的直徑及有效深度有關(guān)。而錨固端的預(yù)應(yīng)力鋼絞線則主要將錨固體與土體間的粘接摩擦作用增大，增加錨固體的承壓作用，一方面將基坑周邊土體側(cè)向土壓力傳遞到土體深處，另一方面控制錨固體的變形，提高錨固體的穩(wěn)定性。

劉全林、楊有蓮[1]利用Kranz理論有關(guān)假設(shè)和條分法源碼里，建立圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析簡化模型，對拉錨加勁樁型式下的同長度拉錨加勁樁在角度不同情況下土體滑移破壞型式分析。

樁徑相同時，拉錨加勁樁的有效深度是保證拉錨加勁樁支撐體系的決定因素。角度不同時拉錨加勁樁的受力情況比角度相同時拉錨加勁樁受力情況較好，更有利于施工過程中基坑變形的控制。

同長度不同角度的拉錨加勁樁同時也存在一定的施工風(fēng)險，各層拉錨加勁樁中點（土體滑移線起點）水平向間距仍比較小，存在基坑邊土體在同一豎向斷面部位受力集中的風(fēng)險。加之工程地區(qū)范圍內(nèi)的土體整體質(zhì)量較差，使得控制基坑邊土體變形仍面臨一定的困難。經(jīng)調(diào)整、優(yōu)化，在追求“四節(jié)一環(huán)保”的情況下，擬采用“同時調(diào)整拉錨加勁樁角度、長度”的方式做好拉錨加勁樁支撐體系的控制，見圖1。

圖1　不同角度和長度加勁樁土體滑移

由圖1可以看出，拉錨加勁樁角度方向不一致時，相鄰拉錨加勁樁錨固端持力層將會在土體內(nèi)不同斷面上，各層拉錨加勁樁抵抗基坑支護樁位移而產(chǎn)生的應(yīng)力也將在其錨固端土體面層消滅，幾乎不會出現(xiàn)拉錨加勁樁錨固端產(chǎn)生應(yīng)力疊加的情況，有利于單樁錨固的穩(wěn)定性，進而降低了基坑支護樁位移變形的幾率，更能提高基坑圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4　不同角度和長度拉錨加勁樁施工

4.1工藝流程

施工準備→第一排攪拌加勁樁定位放線→局部開挖，具備機械施工作業(yè)面→鋼絞線、錨板加工→第一排加勁樁沖孔施工→第一排加勁樁噴漿作業(yè)，擴大頭反復(fù)噴漿2次→插入鋼絞線→腰梁安裝、焊接固定→鋼絞線、錨具固定→攪拌加勁樁養(yǎng)護（不少于7 d）→張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線并鎖定→第一步土方開挖、放坡→……（第二排、第三排）……→晝夜基坑周邊環(huán)境監(jiān)測、嚴禁坑邊堆載。

4.2主要施工參數(shù)

1）加勁樁徑φ600 mm，錨固端頭擴孔750 mm，端頭長度2000mm。

2）拉錨加勁樁角度宜控制在20°左右，結(jié)合基坑開挖深度及場區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)情況設(shè)置3道拉錨加勁樁，見圖2。

圖2　拉錨加勁角度

3）預(yù)應(yīng)力鋼絞線甩頭長度≮1 000 mm，便于加勁樁養(yǎng)護期滿后張拉作業(yè)。腰梁選用25a雙拼工字鋼，錨板選用Q235B 240 mm×240 mm×20 mm鋼板，錨具選用QVM 15-2型，見圖3。

圖3　加勁樁錨具部位

4）逐層開挖至設(shè)計標高位置，平整好樁機施工作業(yè)面，調(diào)整機械施工角度，按照圖4所示施工拉錨加勁樁。

圖4　拉錨加勁樁施工

5　注意事項

1）施工前應(yīng)先開挖拉錨加勁樁設(shè)計標高為準低于標高面向下300mm左右，寬度為不小于作業(yè)機械要求的作業(yè)面寬度，同時在場地中挖好排水溝及循環(huán)漿池，以避免因泥漿隨意排放影響施工。

2）施工拉錨加勁樁時要求一次性成樁的方法，即鉆進噴漿、攪拌噴漿、插入鋼絞線一次完成。

3）各層拉錨加勁樁施工角度應(yīng)嚴格控制好，同時要注意防范各層施工角度出現(xiàn)搞錯位的情況。

4）注漿漿液應(yīng)攪拌均勻，隨攪隨用，漿液應(yīng)在初凝前用完并嚴防雜物混入漿液。注漿作業(yè)開始和中途停止較長時間，再作業(yè)時宜用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及注漿管口。除旋噴外孔口溢出漿液時，可停止注漿，硬化后不能充滿錨固體時，應(yīng)進行補漿。

5）腰梁必須緊貼豎向圍護樁，腰梁與圍護樁之間的縫隙必須用細石混凝土等填充密實，確保腰梁安裝平直度。

6）錨頭用冷擠壓法與錨盤進行固定，在壓頂梁及加勁樁強度達到設(shè)計強度70%后再用錨具鎖定鋼絞線。

6　結(jié)語

土方開挖、基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)施工過程中，對土體深層水平位移進行檢測，直至地下結(jié)構(gòu)施工完畢，基坑邊土體深層水平位移檢測最大數(shù)據(jù)為22.59 mm，遠小于設(shè)計要求的75mm限值。說明土方開挖、基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)施工過程中基坑穩(wěn)定，也用實踐驗證了“不同深度、不同角度拉錨加勁樁支撐體系”的實施效果和合理性。

拉錨加勁樁支撐體系的應(yīng)用有效避免了基坑支護失穩(wěn)造成的工期延誤等情況，為地下室結(jié)構(gòu)施工的順利、高效開展奠定了堅實的基礎(chǔ)，也為后續(xù)各項施工安排贏取寶貴工期。

其次，加勁拉錨樁支撐體系所采用的工字鋼、鋼絞線等物資在坑邊土方回填至相應(yīng)高度時逐層拆除、回收利用，符合國家及企業(yè)積極推廣的綠色施工政策要求。

[1]劉全林，楊有蓮．加筋水泥土斜錨樁基坑圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析及其應(yīng)用[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，（S2）：59-64.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.016

□TU473.1

□C

□1008-3197（2015）02-42-02

□2014-07-28

□鐘福新/男，1983年出生，工程師，中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術(shù)管理工作。