全長粘結型錨桿在深基坑支護中的應用

摘? 要：在深基坑支護中應用最普遍的錨桿為端頭錨固型錨桿，近年來在一些空間受限及松散土體支護中廣泛使用全長粘結型錨桿。本文通過對全長粘結型錨桿加固機理的分析，并結合咸陽市某深基坑支護工程實踐，該工程采用全長粘結型錨桿替代端頭錨固型錨桿對設計方案進行優化，并利用MIDAS GTS軟件對兩種錨固形式進行計算分析;基坑變形監測數據結果表明，全長粘結型錨桿支護效果良好。

關鍵詞：深基坑;端頭錨固型錨桿;全長粘結型錨桿;MIDAS GTS軟件

中圖分類號：TU476? ? ?文獻標識碼：A

0引言

隨著城市地下空間不斷被開發利用，基坑支護的深度和難度在日趨增加。巖土錨桿技術控制變形效果好、施工工藝簡便、造價經濟，被廣泛應用于深基坑支護工程中。

全長粘結型錨桿，即錨桿全長與砂漿粘結，將錨桿插入鉆孔中，通過在孔內對錨桿進行全長灌注水泥砂漿，再施加預應力，使錨桿全長與巖土體粘結在一起而共同受力，通過錨桿將張拉力傳至深部穩定巖土體中，以抵抗土壓力，實現錨桿對巖土層的錨固。設置全長粘結錨桿，可以增大錨固力，同時對錨桿有較好的防腐效果。

1全長粘結型錨桿加固機理

（1）加筋作用。全長粘結型錨桿類似于土釘，對原位土體具有加筋作用，增加了土體強度，減小了主動土壓力。

（2）錨固作用。在有限空間土體內或硬塑粘性土中，潛在的破裂面與水平面夾角大于45°+φ/2[1]，全長粘結型錨桿在理論破裂面之外的長度，起到一定的錨固作用，提供錨固力。全粘結錨桿通過承受拉力的桿體將表層松散土體的荷載傳遞至深部穩定巖土體中，實現錨固作用。

（3）連結作用。通過施加全長粘結型錨桿，使樁錨結構形成整體的受力體系，同時將支護結構和地層緊密地連結在一起。

（4）全長粘結型錨桿是一項超前加固措施，一旦基坑產生滑動面，全粘結錨桿不發揮作用。

2工程案例

2.1工程概況

本工程位于咸陽市秦都區，基坑長46.40 m，寬23.80 m，基坑深度10.70～11.70 m，基坑安全等級為一級。

基坑東側深度10.7 m，毗鄰秦皇南路，基坑東側中間有一正在施工的頂管工作坑，工作坑距基坑下開挖線8.50 m，工作坑長6.0 m，寬4.0 m，深6.0 m，頂管直徑2.0 m。距下開挖線約4.0 m處有一條φ600 mm的波紋雨水管線，走向與基坑東側平行，埋深約2.0 m。

2.2工程地質條件

場地地貌單元屬于渭河左岸一級階地，地面高程介于390.15～390.85 m之間，基坑地層結構自上而下為：①層素填土，層厚2.5m;②層黃土狀土，層厚7.0m;③層粉質黏土，層厚10.0m;④層粗砂，層厚2.0m;⑤層粉質黏土，層厚1.0m;⑥層粗砂，層厚11.50m。

地下水位埋深為8.30～8.60m，對應高程為381.55～382.07m，屬于潛水類型。基坑采用管井降水。

2.3支護方案優化設計

原支護設計采用雙排樁，并設一道端頭錨固型錨桿進行支護，前后排樁樁長均為20.6 m，樁徑均為0.8m，樁間距1.60 m，樁排距2.0 m，矩形布置，在冠梁下5.0 m處設一道長15.0 m的端頭錨固型錨桿。錨桿傾角20°，以減小錨桿施工對秦皇南路范圍內市政設施的影響。

為避讓頂管工作坑，原初步設計錨桿設置在冠梁以下5.0 m處，錨桿設置位置偏低，不利于變形控制。污水管線位于秦皇南路中心線處，埋深大于6 m，錨桿施工無法避讓。

結合類似的工程經驗，經過分析計算，采用三道9 m長的全長粘結型錨桿替代原設計的一道端頭錨固型錨桿，基坑結構安全，支護結構變形滿足規范要求。全長粘結型錨桿桿體材料為2根Ф20鋼筋，預應力50KN，豎向間距2.5m， 其余的設計參數不變。優化后的設計參數詳見圖1。

另外，基坑地面以下2.5m為素填土，采用全長粘結型錨桿更有利于上部松散土體的變形控制。減小施工對市政管線及設施的影響。

3 MIDAS GTS軟件數值模擬分析

結合本工程實例，利用MIDAS GTS軟件分別建立雙排樁+端頭錨固型錨桿、雙排樁+全長粘結型錨桿的二維模型，并按照設計開挖工況逐一模擬分析，比較基坑開挖至10.70m深時基坑位移、排樁彎矩及錨桿軸力計算分析結果。

3.1位移分析

通過圖2～圖5的基坑位移云圖可以看出，兩種支護結構最大水平位移和豎直位移接近，優化后的設計方案基坑位移滿足規范要求，且豎直位移小于優化前方案的豎直位移，說明全粘結錨桿在控制松散土體的變形有效果，對松散土體起到了加固作用。

3.2排樁彎矩分析

通過圖6～圖8的彎矩云圖的對比分析可以看出：后排樁的彎矩值大小明顯增加，連系梁的產生的彎矩逐漸增大，說明錨桿在樁錨支護體系中發揮著重要的作用。通過錨桿的連結作用，使樁土共同受力。

通過圖7和圖8的彎矩云圖可以看出：（1）優化后的設計方案彎矩分布范圍明顯減小，彎矩的絕對值減小，彎矩分布趨向均勻，樁身最大彎矩變小。（2）全長粘結型錨桿在調整樁錨支護體系受力方面的效果顯著。

3.3錨桿軸力

通過圖9和圖10的錨桿軸力云圖可以看出，一道端頭錨固型錨桿的軸力從自由段到錨固段由210.035KN減小到90.904KN，且自由段的軸力由210.035KN衰減至170.325KN，錨固段的軸力由170.325KN衰減至90.904KN。自由段的軸力分析與理論分析有差異，這是由于數值模擬誤差導致，但總體的軸力衰減變化規律與理論相吻合。三道全長粘結型錨桿的軸力分布比較均衡，整體呈遞減趨勢，錨桿軸力最大值71.308KN位于第一道錨桿上，這是由于上部素填土較厚，全長粘結型錨桿發揮作用大的結果。

4基坑變形監測結果分析

對基坑東側G5～G8四個變形監測點的23期監測數據進行統計，結果見表1。

變形監測結果表明，基坑監測各項數據指標無異常，滿足基坑支護設計及規范要求，充分說明雙排樁+三道全長粘結型錨桿支護選型安全可行，設置短而密的全長粘結型錨桿能夠控制基坑變形。

5結語

（1）理論分析及工程實踐表明，雙排樁+全長粘結型錨桿方案可行，能夠保證基坑安全。雙排樁所受彎矩的絕對值減小，彎矩趨向均勻，可同時減小樁身的配筋。

（2）全長粘結型錨桿在調整樁錨支護體系受力方面的效果顯著。

（3）全長粘結型錨桿較端頭錨固型錨桿水平變形大，這是由于全長粘結型錨桿較短，提供錨固力有限。工程實踐中要結合具體的工程條件，靈活選用。

（4）全長粘結型錨桿適用于地層加固和容許地層有適量變形的工程，對松散地層加筋加固效果明顯，且能提高支護結構的整體剛度。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ 120-2012建筑基坑支護技術規程[S].北京：中國計劃出版社，2013.

收稿日期：2021-08-01

作者簡介：封磊（1988—），男，陜西商洛人，研究生，工程師，研究方向：陜西關中黃土地區基坑支護設計與施工。