單支點樁錨土釘聯合支護在云南某深基坑中的應用

梁銘+張紹和+舒彪+匡立新

【摘 要】在城區對深基坑進行支護時，因地質和施工條件復雜，單一支護方式往往難以滿足基坑的變形與穩定性要求。單支點樁錨土釘聯合支護結構作為一種復合優勢明顯的組合支護方式，可有效控制基坑變形、減少施工難度。但目前該方法的設計理論尚未成熟，限制了其工程應用推廣。利用工程類比法，基于前人研究的土壓力分配模型，結合規范及相關研究理論將其運用于云南某深基坑支護設計中，分別就樁錨結構及土釘結構部分進行了設計計算，并根據規范要求對其進行了安全性驗算，確定了該方法的適用性及此設計思路的可行性。

【關鍵詞】聯合支護；深基坑；土壓力分配；基坑設計

【Abstract】Due to complicated geological and construction conditions in urban district，single support methods usually cant meet the deformation and stability requirements of deep foundation pits.As a competitive combined supporting method，single fulcrum pile-anchor and soil nailing supporting system can effectively control deformation of foundation pit and reduce the construction difficulties.However，this method of design is not yet mature， which limits its promotion.Therefore，base on engineering analogy method，soil pressure distribution model of related research and regulations，the method mention above was applied to a deep foundation pit supporting design in Yunnan province.In this paper，the pile-anchor and soil-nailing part was designed respectively，and then the safety checking was carried out in accordance with specifications，thereby the applicability of the method and the feasibility of the design were identified initially.

【Key words】Composite supporting system；Deep foundation pit；Distribution of soil pressure；Design of foundation pit

0 前言

隨著地下空間開發不斷深入，城區內地下管網交錯、周邊建筑密集等條件使傳統單一支護形式逐漸難以滿足基坑穩定等要求。發展復合圍護結構成為了深基坑支護技術發展的方向[1]。王媛媛等[2]指出微型樁+預應力錨桿+土釘的異性復合支護方式較為可靠，但設計上仍缺乏有關理論。馬平等[3]采用FLAC3D分析指出分別計算法使單獨土釘設計偏于危險，而單獨樁錨設計則偏為保守。因此需對聯合結構中各部分受力分配進行進一步研究。郭院成等[4-5]指出錨桿預應力及樁身剛度對土壓力分配有較大影響。劉建偉[6]以變形協調法得出了土壓力分配系數的取值范圍。李峰[7]推導了考慮時變效應的土壓力估算公式。由以上可知，單支點樁錨與土釘在豎向的聯合方式可控制基坑變形和減少施工難度，在河南粉土地區取得了較廣泛的應用。因此針對云南陸良縣城區內某大型粉土深基坑，擬采用此支護結構進行支護設計，探究該方法在該地區的適用性及設計思路的可行性。

1 工程地質及條件

1.1 工程概況

擬建場地位于云南省陸良縣，規劃總用地面積為62603.26m2，預計開挖深度為現地表以下10.0m。安全等級為二級。區域地層巖性構成可分為3個單元層。由于本基坑平面類似一矩形，計算方法類似，故以基坑西側為例給出設計思路。主要計算地層參數見表1。

1.2 方案論證

本工程地處城區中心，支護首要目標為控制位移及變形量。土釘結構難以控制變形首先不予考慮。樁錨支護結構可較好控制基坑變形，但基坑較深需加長錨桿以提供足夠預應力，但城區地下可利用空間有限。故考慮將錨桿土釘進行聯合支護。一方面，土釘土體間的摩擦力可減少樁體受力而減少樁長和預應力；另一方面，樁錨結構可使土釘結構穩定性更易滿足要求。結合河南相似土層分布地區已有經驗，擬采用樁錨與土釘的豎向聯合的支護方式。劉建偉[6]給出了相應設計計算參考。土壓力計算采用朗肯土壓力理論，墻后均布荷載取20kPa/m。

同時為避免地面沉降于樁后施工止水帷幕進行止水。

2 方案設計

2.1 土壓力分配模式

2.4 土釘設計

由2.3得土釘承擔土壓力為總土壓力的0.2倍。在土釘設計中取滑動面與水平面夾角為，依照規范進行計算。其余設計如配筋等參考相關規范。

經計算得：排樁樁徑800mm，間距1.5m，樁長15.5m，采用C25混凝土，縱筋10C18，箍筋8@200；錨桿位于自然地表下2.5m，直徑32mm，采用HRB400號鋼筋，水平間距1.5m，桿長20m；土釘自自然地表3.9m處向下共設置5排，直徑16mm，采用HRB400號鋼筋，水平間距1.5m，豎直間距1.4m，桿長9m。

樁后采用落底式止水帷幕布置于基坑四周，樁徑800mm，樁距550mm，搭接長度250mm。基坑西側支護布置見圖2。

2.5 聯合支護結構安全性驗算

將聯合支護結構整體視為帶水平力的重力式擋土墻，采用圓弧條分法進行整體穩定性驗算。經驗算得最小安全系數為1.43，滿足規范要求；抗隆起驗算安全系數為2.91，滿足要求。

經計算得基坑西側錨固點的側移值為5.42mm。符合規范要求。

3 結論

單支點樁錨土釘聯合支護結構可有效控制基坑變形及減少地下空間利用，本文通過實例計算驗證了該種復合結構的適用性及設計可行性。但土壓力具有時效性且各部分承擔比例隨著結構變形產生變化，尚缺乏系統的計算過程。此外還需進一步探究各種復合形式，逐步完善樁錨土釘聯合支護結構設計理論。

【參考文獻】

[1]王光遠.論時變結構力學[J].土木工程學報，2000（6）：105-108.

[2]王媛媛，秦四清.土釘與復合土釘支護結構數值模擬對比分析[J].工程地質學報，2006（2）：271-275.

[3]馬平，申平，秦四清，等.深基坑樁錨與土釘墻聯合支護的數值模擬[J].工程地質學報，2008（3）：114-120.

[4]郭院成，秦會來，王立明.樁錨與土釘聯合支護結構中的土壓力分配模式[J].鄭州大學學報（工學版），2004（3）：52-55.

[5]郭院成，李峰，劉建偉，等.樁錨與土釘聯合支護結構的土壓力分配機制[J].河南科學，2006（4）：564-566.

[6]劉建偉.樁錨與土釘聯合支護結構土壓力分配機制研究[D].河南鄭州：鄭州大學，2006.

[7]李峰.樁錨土釘復合支護基坑施工時變力學研究[D].河南鄭州：鄭州大學，2010.

[責任編輯：田吉捷]