樁錨基坑支護的現場監測及分析

王凱

（太原理工大學建筑設計研究院，山西太原 030024）

0 前言

十九大以來，我國經濟迅猛發展，城市人口越來越多，城市土地價格也在不斷攀升。基坑工程也因為位于市區核心，場地有限，而基坑又深又大，工期緊張，對基坑支護的施工技術要求也越來越高，此時樁錨支護成為基坑支護設計時的首選。

樁錨支護是由排樁和預應力錨索組成，兩者共同承受基坑外土體的下滑力，以保證基坑整體性、穩定性及安全性。本文通過對太原市某基坑工程現場監測結果進行分析，研究深基坑樁錨支護的變形規律。

1 工程概況

1.1 工程簡介

該項目工程位于太原市南中環街與長治路交叉口西南角，東鄰汾河。該項目地下3 層，地上1# 塔樓26 層，建筑總高度110.40m；2#塔樓22 層，建筑總高度99.60m。1#、2#塔樓地上部分通過五層裙房連接，形成雙塔結構體系；另外，還建有高度1為70～90m 公寓與辦公樓四座。該項目基坑東西長約270m，南北寬約145m，開挖深度15.3m，局部電梯等基坑開挖深度達到19m，重要性等級為1 級。

1.2 工程地質及水文地質概況

根據地勘報告可知，支護范圍內主要是雜填土、粉土、粉質粘土及粉砂；場地地下水位約地表下6.0m，如表1 所示。

2 基坑支護方案

該工程支護方案如下：①在上部5.4m 深度范圍支護：為1:1自然土坡，平臺寬度5m；或為1:0.46 坡度的土釘墻，土釘矩形布置，間距1.5m×1.5m；②下部10.2m 范圍支護：灌注樁加兩道或三道連續連續梁并用錨索錨固，灌注樁1、2 樁徑為800mm，樁間距為1.5m；灌注樁3 樁徑為900mm，樁間距為1.5m；連續梁截面為500mm×1000m；錨索采用 4（5）s15.2 鋼絞線，間距為 1.5m 或3.0m，入射角度 15°，如圖 1、圖 2、圖 3 所示。

表1 土層巖土物理力學性質

圖1 基坑內部支護結構的平面布置

3 基坑監測及其分析

為確保支護結構的穩定與安全，確保基坑周邊建筑物、道路的安全和正常使用，對該基坑進行現場監測。此次檢測分析僅包含該項目的一期工程。監測主要內容有：支護結構頂部水平位移、深層土體水平位移、周邊土體豎向位移、支撐軸力。監測結果及分析如下：

圖2 支護結構1-1 剖面

圖3 支護結構2-2 剖面

3.1 支護結構頂部水平位移

圖4 為基坑在施工階段支護結構頂部水平位移隨時間的變化情況（本文以支護結構頂部向基坑內的位移為正值）。由圖4曲線可知：①隨著施工的不斷進行，支護結構頂部的水平位移也不斷的增大，變化趨勢為，前2 個月水平位移增長比較緩慢，在第2 月到第6 個月，支護結構頂的位移增長最快，在6 個月以后，支護結構頂的位移增長趨勢變緩，直至趨于穩定，其中最大值產生在S5 觀測點，最大值為36.7mm；②比較S2 和S5，W2 和W5 可知，由于空間作用，基坑中部的水平位移要大于基坑角部的水平位移；③對比N2 與N5，在N2 北側有一4 層酒店，使N2北側的荷載增大，使得N2 的支護結構頂部位移要大于N5 的位移；④在整個施工階段，支護結構頂部水平位移均為超過報警值45mm。說明該基坑支護方案可靠合理。

3.2 深層土體水平位移

圖4 支護結構頂部水平位移隨時間變化

圖5 為深層土體水平位移隨深度的變化情況。（本文以深層土體向基坑內的位移為正值）。深層土體水平位移是通過埋設在支護墻外側土體中的測斜孔進行監測，主要了解隨著基坑開挖深度的增加，支護結構不同深度水平位移變化情況。由圖5 曲線可知：①在埋深1m 的位置，出現了深層土體水平位移的最大值，最大位移值為31.9mm；②深層土體的水平位移的變化趨勢為先減小，后增大，再減小的趨勢，在埋深7m 的位置，位移出現極致點，在埋深9～12m 的位置，深層土體的水平位移，趨于穩定；③在整個施工階段，深層土體水平位移未出現為超過報警值35mm，說明該基坑支護方案可靠合理。

圖5 深層土體水平位移隨深度變化

3.3 周邊土體豎向位移

圖6 為基坑在施工階段周邊土體的變化情況。（本文以周邊土體向下為正值）。由圖6 曲線可知：①隨著施工的不斷進行，周邊土體的豎向位移也不斷的增大，變化趨勢為，前2 個月水平位移增長比較緩慢，在第2 月到第8 個月，周邊土體的豎向位移增長最快，在8 個月以后，支護結構頂的位移增長趨勢變緩，直至趨于穩定，其中最大值產生在L3 觀測點，最大值為21.3mm；②比較L1、L2、L3 三個觀測點位的周邊土體的豎向位移值，為L3＞L2＞L1，這主要與采取基坑支護方式有關，同時，由于南側緊鄰道路，且建筑物較多，使南側的周邊土體豎向位移值較大；③在整個施工階段，周邊土體的豎向位移均為超過報警值25mm。說明該基坑支護方案可靠合理。

3.4 支撐軸力

圖7 為基坑在施工階段支護結構支撐軸力移隨時間的變化情況（本文規定拉力為正值，壓力為負值）。此次水平軸力的監測，主要對支護結構中水平內支撐進行監測。由圖7 曲線可知：①隨著施工的不斷進行，支護結構的支撐軸力也不斷的增大，變化趨勢為先增長較快，隨著施工的進行，增長速度減緩，直至趨于穩定。觀測點MS1 和觀測點MS3，該趨勢較為明顯。在觀測點MS5 處，在第三個月支護結構的支撐軸力增長突變，這是由于出現自來水管破裂，周圈土體滲水的情況，在發現后，各方采取有效措施，但該出的支護結構的支撐軸力增長較為明顯，最后，該軸力也趨于穩定；②比較MS1 和MS3，南側的支護結構的支撐內力較大。主要是因為南側的荷載大于北側；③在整個施工階段，支護結構支撐軸力（除觀測點MS5 外）均為超過報警值設計軸力的60%。說明該基坑支護方案可靠合理。

圖6 周邊土體豎向位移隨時間變化

圖7 支護結構支撐軸力移隨時間變化

4 結論

本文以太原某深基坑樁錨支護的工程為基礎，通過對現場監測數據的分析，得出如下結論：

（1）灌注樁與錨索相結合的樁錨支護體系在深基坑支護中能起到較好圍護作用。該結構受力明確，施工方便，而且對周圍環境影響較小。

（2）隨著施工的進行，基坑越挖越深，支護結構頂部的水平位移也逐漸增大，呈現為開始增長較緩，后增長較快，最后趨于穩定的趨勢，但是這種穩定在一定范圍內是波動的。基坑周邊建筑物的自重及地面堆載會對支護結構頂部的水平位移造成影響，使得支護結構頂部的水平位移增大。

（3）在基坑開挖工程中，深層土體的水平位移出現在埋深1m的位置。深層土體的水平位移的隨深度變化趨勢為先減小，后增大，再減小的趨勢。在埋深7m 的位置深層土體水平位移會再次變大，出現極致點。

（4）隨著施工的不斷進行，基坑越挖越深，周邊土體的豎向位移也在不斷的增大，變化趨勢為，后增長較快，最后趨于穩定的趨勢，但是這種穩定在一定范圍內是波動的。基坑周邊荷載對周邊土體的豎向位移影響較大。

（5）在施工的過程中，樁錨支護體系中錨索主要是承受拉力的，隨著基坑越挖越深，拉力也不斷增大直至趨于穩定，但是這種穩定在一定范圍內是波動的。基坑周邊環境對錨索拉力影響較大。

（6）在整個基坑施工過程中，圍護結構總體存在一定的變形，因此，基坑開挖中應盡可能加快開挖速度，減少基坑無支護暴露時間，合理安排開挖次序。

（7）基坑施工過程中，由于對圍護結構和周邊環境進行了變形監測，及時反饋信息，指導施工工作，因此，基坑變形監測是保障工程施工安全，減少經濟損失，同時是驗證圍護設計準確性的不可缺少的強有力手段。