旋噴擴大頭錨桿—雙排樁門架式新型組合支護體系在軟土地區深基坑工程中的應用

楊昌亞

摘要：旋噴擴大頭錨桿—雙排樁門架式新型組合支護體系綜合了傳統支護方案的優點，在工程應用上取得了較為明顯的效果。基于筆者的研究和實踐經驗，本文首先介紹了廣東佛山市順德利保商貿中心項目基坑支護的工程概況，然后提出了該支護方案的思路選擇以及設計，接著討論了基坑開挖后的效果，最后針對兩種不同的支護形式做了對比分析，進一步驗證了本案支護的先進性。本文研究首次提出了擴大頭錨桿與雙排樁門架式聯合支護方案，對今后軟基支護相關研究具有一定的貢獻。

關鍵詞：軟土地區深基坑支護；擴大頭錨桿；雙排樁支護結構

1.引言

旋噴擴大頭錨桿—雙排樁門架式新型組合支護體系是在本文中首次提出的一套適用于軟土深基坑工程的新型支護方案，該方案是對傳統的擴大頭錨桿和雙排樁門架式支護方案的有機整合，實現了對傳統支護方案的改良優化。該支護方案在廣東佛山市順德利保商貿中心項目基坑支護工程中進行實驗性應用，并得到了較為理想的支護效果。該工程的成功實施為今后在珠三角地區類似深基坑工程設計施工提供了有價值的參考經驗。

2.工程概況

利保商貿中心項目位于佛山市順德區龍江鎮廣湛公路的東側，龍洲路南側。建設單位為佛山市利保置業投資有限公司。該工程擬建場地總用地面積23479.90m2，總建筑面積176655 m2；擬建物為會展中心，設計12F，控高約72.8m～73.8m。場地設3層地下室，基坑開挖深度約為15.1m～16.7m，基坑支護安全等級為一級，根據不同的外部環境條件及不同地質條件的特點，基坑支護共劃分為10個剖面進行支護，基坑周長約568.9m。

本基坑地處珠江三角洲沖積平原，屬河口三角洲沖堆積地貌類型區。場地南側、東側為15m～20m水泥路，隔路為家具材料商城；北側為龍洲路；西側為廣湛公路。根據鉆探揭露，場區第四系（Q）堆積物發育，按成因類型可劃分為表土層（Qml+Pd）、沖積層（Qal）、殘積層（Qel）；基巖為白堊系（K）泥質砂巖、礫巖、砂巖：其風化程度分為全風化、強風化、中風化3個層帶。基坑支護開挖范圍土層為素填土層、淤泥質土夾粉砂層、中砂層、淤泥質土層、粉砂層、礫砂層、粉質粘土層、風化泥質砂巖層、強風化礫巖層，地下水位埋深較淺。基坑采用雙排樁加多排擴大頭錨桿新型組合體系進行支護。

3.工程典型支護剖面

本典型剖面基坑深度16.7m，采用雙排樁支護，前排樁Ф1.2m@1.8m，嵌固深度16.0m，后排樁Ф1.2m@1.8m，嵌固深度16.0m，前后排樁中心距3.5m，樁身砼強度C30；采用Ф850@600三軸攪拌樁截水帷幕，前排樁間采用Ф1000@1800大直徑攪拌樁加固擋土、設5排擴大頭預應力錨索。典型支護剖面圖如圖1所示。

4.旋噴擴大頭錨桿—雙排樁門架式組合支護體系

4.1旋噴擴大頭錨桿在深基坑支護中的特點及優勢

旋噴擴大頭錨桿，是采用高壓噴射原理在錨孔底部一段長度范圍內對孔壁土體進行切割擴孔并置換充填水泥漿而形成一個圓柱狀的擴大頭，其學術名稱為高壓噴射擴大頭錨桿，其具體結構如圖2所示。

傳統的錨固技術借助錨桿、錨索對巖土體的摩擦作用產生抗拔力對圍巖體進行錨固，然而擴大頭錨桿對末端錨固進行了優化改良，整個錨桿可產生三種錨固力，即：在非擴大頭部分產生與傳統錨桿相同的摩擦力；在擴大頭的側壁產生接觸面積更大的摩擦力；在擴大頭端部產生對巖體的壓力。擴大頭錨桿產生的摩擦和端頭壓力可以在一定程度上增強支護效果。擴大頭錨桿的優勢主要表現在以下幾個方面：一是可靠性高、離散性小、質量穩定。大量的工程實踐發現在相同地層中擴大頭錨桿的抗拔力和位移較為穩定，與普通錨桿相比，表現出較小的離散性。二是抗拔力高。由于擴大頭的作用，在頂端產生了較為穩定的壓力，進而整體上產生較大的粘合力，進一步增大了其抗拔力。三是安全性好，地層條件合適完全可以替代內支撐。四是節省工期。與普通錨桿相比，錨桿工程量（總延米，根數）節省50%以上。五是適用性廣。擴大頭錨桿是普通錨桿的改良，一般而言，普通錨桿的適用工程同樣也能適用擴大頭錨桿，針對軟基，普通錨桿不能達到理想的支護效果，但可以施工擴大頭錨桿。

4.2雙排樁支護結構

雙排樁支護結構是深基坑支護中常用的支護方案，它是一種由兩組平行的混凝土樁加冠梁的形式組合而成，是一種典型的門式剛架結構。圖3是雙排樁支護結構的常見模型。

在該模型中，序號1為前排樁，序號2為后排樁，序號3、5為鋼架梁，序號4為樁頂冠梁。雙排樁支護結構與中間的巖土體形成一個整體結構后，能有效增強整體的抗傾覆能力，尤其是在軟基支護中能夠有效避免側向變形情況的出現。鑒于雙排樁支護沒有進行錨索支撐，這就不會影響土方的開挖、地下結構的施工，可以實現多工程聯合施工，這對節省工期具有一定的現實意義。

4.3雙排樁加旋噴擴大頭預應力錨索支護與內支撐支護的比較

佛山順德利保商貿中心基坑支護工程原支護方案采用內支撐支護，我公司經計算提出第二種支護方案，采用雙排樁加擴大頭預應力錨索的支護思路，現將二種支護方案在價格、施工工期及工程樁施工三個方面進行對比。價格、施工工期對比結果如下表1、表2所示。

價格綜合對比，在支護方案中，樁錨支護方案要比內支撐方案造價低1000萬左右，在土方方面，無支撐方案中的土方價格比有支撐方案少330萬元。

內支撐支護方案因存在內支撐，需要在地面開始做工程樁（人工挖孔樁除外），在工程樁施工費用中又增加了空樁的費用，并且工程樁孔位及質量存在隱患。樁錨支護方案中，工程樁在基坑底面施工，沒有空樁的費用，大大地提高了工程樁施工質量。總之，該設計方案降低了對工程樁的不利影響。

5.開挖后效果

利保商貿中心基坑支護工程監測工作由建設單位委托廣東省地質物探工程勘察院承擔，于2014年2月18日進行首次觀測，共進行基坑周邊道路、房屋沉降監測，基坑坡頂、樁頂水平位移監測，基坑坡頂沉降監測、地下水位監測、樁體測斜監測、錨索拉力監測等共6項監測。根據《利保商貿中心基坑支護工程基坑變形監測簡報》相關數據顯示，基坑目前除了地下水位有部分下降已超過1.0m，基坑周邊道路由于屬于軟基路面，下臥路基地層為高靈敏性的流塑狀淤泥質土，局部沉降略超出控制值30mm，其它基坑坡頂沉降位移、水平位移、深層土體水平位移、支護樁鋼筋應力、錨索應力監測均為正常狀態，特別是開挖至基坑底后，期間經歷了2015年10月4日的強臺風“彩虹”，是1949年以來十月登陸廣東最強的臺風，基坑一小時內被水浸泡滿，臺風過后根據專家意見緩抽緩排，加強監測的原則，用了半個月時間將積水抽排完，基坑安然無恙，各項監測指標仍正常，令當地質監部門及專家們都感嘆不已。笑稱“坑堅強”。該基坑設計使用年限僅一年，由于業主規劃原因，主體施工延遲，超期服役一年多（即開挖至坑底后兩年有一半未回填），當地專家們在進行基坑延期評審時均建議基坑各項監測指標正常，感觀良好，可以觀察使用，暫不必做加固處理措施。用鐵的事實說明了這種支護形式的安全可靠性。圖4為開挖至基坑底的照片。

6.結語

在佛山市順德利保商貿中心基坑支護工程中的應用結果證實旋噴擴大頭錨桿與雙排樁組合支護結構在坡頂位移、坡頂沉降、深層土體位移控制以及鋼筋應力、錨索應力監測方面均取得了較為理想的支護效果。該支護方案不僅可以降低工程預算、縮短施工工期，還可以降低對工程樁的不利影響。總之，擴大頭錨桿與雙排樁組合支護結構在超深軟土基坑支護中的具備一定優越性，值得推廣。

參考文獻：

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