樁錨結(jié)構(gòu)在深基坑支護中的應(yīng)用分析

張 嬌 曹 瑩

(北京愛地地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程公司，北京 100144)

在我國建筑產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，不斷壯大的同時，人們對地下空間的利用需求越發(fā)強烈。與此同時，深基坑支護技術(shù)成為了地下空間能否安全、合理、順利使用的決定性因素。近年來，樁錨支護結(jié)構(gòu)以其便于施工、安全可靠的特點，其實用性得到了業(yè)界的廣泛認同，成為適用面廣泛的深基坑工程支護型式之一。本文以北京地區(qū)某深基坑工程為實例，對樁錨結(jié)構(gòu)在深基坑支護中的應(yīng)用進行闡述、分析。

1 工程概況

項目位于朝陽區(qū)東四環(huán)慈云寺橋西南，屬CBD核心區(qū)，東側(cè)為東四環(huán)中路，北側(cè)為朝陽路。基坑西側(cè)及南側(cè)為現(xiàn)有居民小區(qū)，其地下車庫部分距現(xiàn)有場地較近。總建筑面積80 594 m2，基坑南北長130 m，東西寬77 m，平面上基本成菱形。開挖深度16.4 m～18.0 m。

2 基坑支護結(jié)構(gòu)的選型

目前深基坑工程中常用的支護形式種類繁多，根據(jù)支護原理和結(jié)構(gòu)形式的不同可大致分為以下幾種常見形式：自然放坡、土釘墻、復(fù)合土釘墻、懸臂樁、樁錨、地下連續(xù)墻、鋼筋混凝土(或鋼)內(nèi)支撐等。

那么，面對如此繁雜的支護類型，面對具體工程，我們該如何取舍。筆者認為工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；基坑相鄰建筑物的位置、基礎(chǔ)形式；基坑周邊地下管線的位置、深度、抵御變形的能力[1]等都與深基坑支護選型息息相關(guān)。那么工程支護結(jié)構(gòu)選型時的前期工作就顯得至關(guān)重要。一旦前期踏勘不詳細，施工過程中將會大概率出現(xiàn)無法按圖施工的重大失誤，甚至引起安全隱患，而后期重大設(shè)計變更會拖延項目進度和提高工程造價。

本工程綜合考慮規(guī)程中支護結(jié)構(gòu)選型、基坑周邊環(huán)境、開挖深度、工程地質(zhì)條件等因素，在總結(jié)類似基坑工程成功的經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，適合本工程的支護結(jié)構(gòu)型式[3]有以下幾種：1)樁錨；2)雙排樁；3)樁+內(nèi)支撐；4)地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐。在經(jīng)過詳細的現(xiàn)場踏勘，調(diào)查基坑周邊環(huán)境，仔細分析勘察報告，掌握擬建場地水文地質(zhì)條件的前提下，響應(yīng)業(yè)主及總包單位的相關(guān)要求，充分考慮施工可能性、造價、工期等綜合因素，確認樁錨支護體系最適合該工程。

3 支護設(shè)計

3.1 普通情況樁錨支護

本工程基坑深度16.4 m。擬建建筑東、南、北三側(cè)周邊無重要建筑物和管線，故結(jié)合基坑深度、水文地質(zhì)條件及施工可行性，確定支護形式采用磚墻構(gòu)造柱+樁錨支護體系。樁頂位于-3.0 m，自然地面至-3.0 m為磚墻。

以1—1剖面為例，支護采用鉆孔灌注樁，樁徑為800 mm，樁間距1.6 m，樁長18.5 m，進入基坑底部5.1 m。設(shè)計預(yù)應(yīng)力錨桿3排，長度大于20 m。為提高預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固力，提高基坑安全性，第二道預(yù)應(yīng)力錨桿下傾角度由尋常的15°調(diào)整為20°，使其錨固段進入砂層。

3.2 特殊情況樁錨支護

本工程支護設(shè)計主要難點位于基坑西側(cè)。擬建建筑結(jié)構(gòu)邊線緊鄰已有建筑地下室(約8.6 m)，已有地下車庫埋深約12.0 m，擬建建筑基礎(chǔ)埋深16.4 m。針對這種特殊的周邊環(huán)境，可采用的支護形式有：排樁+短錨桿支護體系、雙排樁支護體系。如采用雙排樁支護體系，則護坡樁將出現(xiàn)12.0 m高的懸臂段，不利于控制基坑變形。工程造價亦高于排樁+錨桿支護體系。但如采用排樁+短錨桿支護體系，則施工時對錨桿長度的控制要求非常嚴格，必須注意保護既有地下車庫結(jié)構(gòu)的防水層。最終從變形控制及經(jīng)濟性雙方面考慮，確定采用磚墻構(gòu)造柱+排樁+錨桿支護體系，樁頂位于-3.0 m，自然地面至-3.0 m為磚墻。

以1b—1b剖面為例，共設(shè)計錨桿6排，前4排錨桿設(shè)計成短錨桿，每根錨固力80 kN，合計錨固力與1—1剖面設(shè)計的一排長錨桿錨固力285 kN相當。為避免破壞已有地下室結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力錨桿又盡可能的長一些，前4排錨桿下傾角度全部由尋常的15°調(diào)整為20°。此種設(shè)計在保證基坑安全的前提下，很好的控制了上部基坑變形，為節(jié)約工程造價起到了重要作用。支護結(jié)構(gòu)圖詳見圖1。

4 基坑監(jiān)測

由于本工程的復(fù)雜性，因此進行了支護坡體水平、垂直位移、基坑周邊道路、管線、地面沉降、錨桿內(nèi)力及護坡樁變形等多種監(jiān)測。本基坑在整個施工過程中，基坑整體穩(wěn)定及周邊已有建筑的變形均滿足了規(guī)范及施工要求。

5 結(jié)語

根據(jù)本工程支護結(jié)構(gòu)選型時的前期工作，總結(jié)如下前期工作經(jīng)驗，可供參考：

1)現(xiàn)場詳細的踏勘工作應(yīng)在基坑支護設(shè)計選型前完成。詳細踏勘工作除了常規(guī)的周邊環(huán)境調(diào)查，當周邊環(huán)境復(fù)雜時，還要特別注意明確周邊建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)埋置深度、變形控制要求；詳細了解場地周邊市政管網(wǎng)的埋深、材質(zhì)、是否有內(nèi)部壓力、允許變形量等要求[4]。前期調(diào)查的越詳盡，后期支護結(jié)構(gòu)選型才能越切合實際情況，做出經(jīng)濟合理、安全可靠、便于施工的支護設(shè)計。

2)充分調(diào)查擬建工程當?shù)爻墒斓氖┕ぜ夹g(shù)和工程材料，分析成功經(jīng)驗，總結(jié)失敗教訓(xùn)，對設(shè)計選型同樣至關(guān)重要，尤其在節(jié)約造價方面能起到畫龍點睛的作用。

3)充分分析不同支護方案的適用條件、對擬建工程造價、工期的影響。

4)為保證深基坑支護施工的質(zhì)量和安全、工期和進度，針對各種復(fù)雜的地質(zhì)、水文情況應(yīng)選擇合理的深基坑支護施工保障措施。

根據(jù)本工程支護設(shè)計方法，總結(jié)如下設(shè)計工作經(jīng)驗，可供參考：

1)樁頂標高位于自然地面以下3.0 m。既節(jié)約了工程造價，又避免了后期埋設(shè)各種小市政管線時的護坡樁破除工作。

2)樁頂以上的磚墻構(gòu)造柱，減少了基坑支護所需的空間，為工程場地的使用提供了便利。

3)調(diào)整錨桿角度，使錨固段進入粘結(jié)強度相對較大的土層，提高了錨桿錨固力，大幅提升基坑的整體穩(wěn)定性。

4)大角度短錨桿的設(shè)計，在控制基坑變形和節(jié)約工程造價方面取得了雙贏。