基坑工程中強錨弱樁支護方式應用研究

張姍姍

武漢職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430074

隨著工程建設的飛速發(fā)展，深基坑工程中，支護方案經(jīng)濟與安全的合理選擇成了工程中的一大難題，特別是“排樁+錨”的組合形式中，在不同地質(zhì)情況或不同周邊環(huán)境下，“強錨弱樁”和“強樁弱錨”對支護效果與經(jīng)濟性會產(chǎn)生不同的影響。本文以某市區(qū)深基坑工程A-B-C 區(qū)段為研究對象，對比論述了“強錨弱樁”有較好的支護效果及經(jīng)濟性。

1 項目概況

本項目位于某市繁華商業(yè)區(qū)，地下設置三層地下室，設計開挖深度在-12.70m（相對±0.00m）左右。由于基坑周邊有重要建（構）筑物及城市主干道重要地下管線，且離基坑距離均小于基坑開挖深度，基坑工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件較復雜，按《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）規(guī)定，擬建地下室的基坑重要性等級為一級。

2 項目工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況

基坑開挖后，坑壁主要土層依次為（1）雜填土、（2）粉質(zhì)粘土夾粉砂、（3）粉質(zhì)粘土、（4）粉砂夾粉土、（5）粉細砂。坑底土層主要為（5）粉細砂及（6）含礫中砂；坑壁土層分布情況詳見圖1 支護方案剖面圖。上述各土層工程性能差，抗剪強度低，基坑支護土層參數(shù)如表1。基坑側向土層夾薄層粉土或粉砂，開挖時易形成流土、流砂，支護控制變形與工程止水難度非常大。

表1 基坑支護土層參數(shù)

3 護方案對比

基坑支護設計方案A-B（強錨弱樁）采用鉆孔灌注樁+錨索+豎向止水帷幕組合支護形式，如圖1。

支護方案剖面圖A-B 段所示，樁頂放坡1.0m，坡比1：1，留1.0m 平臺，鉆孔灌注樁樁長17.5m，樁徑800mm，樁間距1.5m，設置3 排錨索，錨固段直徑150mm，施工預應力100kN，水平間距1.5m，水平傾角15°，當考慮坡頂施工荷載15kPa 時，設計樁身最大變形為11mm；設計樁身最大彎距為371kN·m，錨索平均提供水平拉力206kN。

圖1 支護方案剖面圖

基坑支護設計方案B-C（強樁弱錨）采用鉆孔灌注樁+錨索+豎向止水帷幕組合支護形式。樁頂放坡1.0m，坡比1：1，留1.0m 平臺，鉆孔灌注樁樁長19.0m，樁徑1000mm，樁間距1.3m，設置2 排錨索（由于地下管線標高影響，采用降低第1 排錨索施工深度避開管道，如圖1 支護方案剖面圖B-C 段所示），錨固段直徑150mm，施工預應力50kN，水平間距1.5m，水平傾角15°，當考慮坡頂施工荷載15kPa 時，設計樁身最大變形為12mm；設計樁身最大彎距為539kN·m，錨索平均提供水平拉力139kN。

兩支護段相鄰，巖土體參數(shù)基本一致，最終控制的變形預期控制在20mm 以內(nèi)，以滿足周邊建筑及管線變形的限值要求，達到設計目的。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)項目施工時埋設的坡頂水平位移監(jiān)測、土體深層位移監(jiān)測、鋼筋應力監(jiān)測、土壓力計監(jiān)測的數(shù)據(jù)，整理分析出沿基坑深度方向上的變化規(guī)律。具體如圖2 所示。

兩個不同的區(qū)段，相近的地層和開挖深度，采取“強錨弱樁”的方案，開挖后監(jiān)測實際變形為16mm，其樁身最大彎矩270kN·m；“強樁弱錨”的方案，開挖后監(jiān)測實際變形20mm，其樁身最大彎矩589kN·m；兩種方案都能很好的控制變形，保證周邊建筑及管線的安全。

5 結論

（1）在本項目A-B-C 區(qū)段支護中，“強樁弱錨”或“強錨弱樁”都能有效的控制開挖后土體的變形，保證施工安全。兩種方案的結合使用，可以更好的調(diào)整錨索結構的空間位置，有效避開錨索施工對周邊管線的不利影響。

（2）本文研究區(qū)段A-B-C 中，其巖土體參數(shù)基本一致，最終變形都控制在20 毫米以內(nèi)，但A—B（強錨弱樁）段，使用樁徑800mm，樁長17.0m，樁間距1.5m；而B—C（強樁弱錨）使用樁徑1000mm，樁長19.0m，樁間距1.3m。僅從灌注樁每延米混凝土的用量來看，A—B（強錨弱樁）段用混凝土5.7m3，而B—C（強樁弱樁）則需要11.5 m3。對比可以得出，“強錨弱樁”的支護形式，可以大幅度減小樁身的成本，從而最終提升支護工程的經(jīng)濟性。

（3）從樁身的彎矩圖可以看出，“強錨弱樁”支護方案中樁身受力的均勻性更好，可以有效的減小樁身的彎矩，從而減小鋼筋的內(nèi)力，達到節(jié)省鋼材的目的。

圖2 深度-位移-彎矩圖

（4）在“排樁+錨”的支護形式中，地質(zhì)情況和周邊環(huán)境允許的情況下，優(yōu)先采用“強錨弱樁”支護方式，可以達到與“強樁弱錨”相近的支護效果。與“強樁弱錨”支護方式相比，“強錨弱樁”減小樁身直徑，縮短樁長，降低樁身彎矩和變形，提升受力均勻性，達到良好的經(jīng)濟性。