樁錨支護體系在成都深基坑工程中的應用

鄭健　張雷

摘 要：本文簡要介紹了成都某深基坑工程案例，應用樁錨支護體系有效處理了基坑所臨近住宅區(qū)與交通要道的施工支護問題。具體闡述了支護體系的設(shè)計方案，并詳細分析了樁錨支護體系的設(shè)計與計算過程，其中具體就包括了對計算參數(shù)的確定、結(jié)構(gòu)計算、錨桿計算以及腰梁計算等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：深基坑；樁錨支護；支護結(jié)構(gòu)；應用

中圖分類號：TU75 文獻標識碼：A

錨樁支護體系作為一種可適用于復雜環(huán)境下的基坑支護技術(shù)，目前已經(jīng)被越來越多地應用到了深基坑工程施工中，并且體現(xiàn)出了十分優(yōu)異的經(jīng)濟型與安全性。

一、工程概況

該工程項目位于成都市商業(yè)中心區(qū)，地上34層，地下3層，基坑開挖深度17.0m，擬選用筏板為基礎(chǔ)，在基坑東南側(cè)有8層與4層建筑各一棟，西南側(cè)有6層與3層建筑各一棟，均為早期國企的家屬住宅樓；而在另兩側(cè)則布設(shè)大量的市政管線。附近住宅樓均基礎(chǔ)均為預制樁，樁基埋深7.5m。現(xiàn)有建筑邊界與基坑開挖水平線相距最短處僅為2.1m。

二、支護體系方案設(shè)計

整個基坑基本為方形結(jié)構(gòu)，其中東西長約為62m，南北寬為52m，共計周長約為232m，基坑深17.0m。周邊相鄰有住宅樓、市政道路及管網(wǎng)設(shè)施。受制于場地條件限制，在進行施工開挖前需針對周邊地形情況加以密切控制，并且掌握好施工工期。結(jié)合以上各項因素，并考慮到實際的施工場地情況，做出如下設(shè)計方案：（1）在與住宅樓相鄰近的一側(cè)基坑，鑒于已有建筑樓因此要加強對地質(zhì)變形量的嚴格控制，采取人工方式進行孔樁挖掘，并增加兩道預應力錨索予以支護。在臨近市政管線一側(cè)，其孔樁挖掘及預應力錨索支護方式同住宅樓側(cè)完全一致。（2）對于各錨樁間的支護均應用掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，并且采取止水帷幕。（3）在針對臨近住宅樓一側(cè)的首道錨索在開展支護作業(yè)前，在實際開挖過程當中需依據(jù)實時監(jiān)測結(jié)果不斷進行調(diào)整，若在臨近建筑物亦或是地坪變形過大之時，便應當在局部及時增加注漿錨桿，以避免地面發(fā)生開裂現(xiàn)象。

三、樁錨支護體系設(shè)計與計算

（一）設(shè)計參數(shù)

具體的設(shè)計參數(shù)包括有：

（1）在臨近住宅樓一側(cè)的維護樁選用φ1200mm@2500mm 人工挖孔樁，鋼筋混凝土護壁厚度為155mm，長度為20.6m，嵌固段為5.2m，樁主筋為18φ25mm以及箍筋φ8mm @200mm。

（2）鑒于基坑深度較大，且附近有住宅樓及市政管線因此對于變形控制也有著較高的要求，由樁豎向設(shè)置錨索共兩道，其間隔距離為2.1m，樁與錨一一對應；垂直向深度應控制在-8m與-11m位置。錨索及圍護樁之間設(shè)置鋼腰梁兩根；各樁體之間選用掛鋼筋網(wǎng)進行混凝土噴射封閉。

（3）將錨孔直徑確定為135mm，俯角15.5°，拉桿選用4φ15.25mm錨索；注漿材料為425標號水泥砂漿，水灰比0.4～0.5，強度級別不小于M25。

（4）為提升各樁體的統(tǒng)一性，可于樁頂處設(shè)置冠梁（1505mm×745mm），選用15mmφ17.5mm主筋，箍筋為φ8mm@200mm。

（二）支護體系計算

在支護體系計算方面主要以臨近住宅樓一側(cè)的變形控制為例來展開分析。

1.計算參數(shù)

場地地層與計算參數(shù)見表1。

2.結(jié)構(gòu)計算

樁錨體系結(jié)構(gòu)選用逐層開挖錨拉力不變計算假定，依據(jù)2層彈性支點方法來予以計算處理，其計算模式如圖1所示。

挖孔狀長度取20.6m，嵌固段處于砂卵石層內(nèi)，長度為5.1m，基坑側(cè)壁關(guān)鍵性系數(shù)取1.2。綜合現(xiàn)場施工狀況，兩道錨索各自設(shè)置于-8m與-11m處，依據(jù)測算結(jié)果即水平力設(shè)計值依次取值：

首道錨索M1：Td1=367.6×1.2×2.1=926.352kN

二道錨索M2：Td2=281.1×1.2×2.1=708.372kN

基坑抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)kq即為：

符合于標準規(guī)范。其中Eak代表樁后主動土壓力和；ak代表和Eak合力相對于彎矩零點處的力臂；Epk代表樁前被動土壓力綜合，bk代表和Epk合力相對于彎矩零點處的力臂；Tdi代表水平支撐例，ai代表各道水平支撐力相對于彎矩零點處的力臂。

對于基坑整體看風格化穩(wěn)定性于最危險滑面后予以計算處理，即有：

符合標準規(guī)范。其中Wi代表第i條塊的重量值；α代表在第i條塊之時其滑面的傾角值；Ci代表第i條件滑面內(nèi)聚力值；Li代表第i條塊滑面長度值。

3.錨桿計算

（1）錨桿截面積

以首道錨索舉例說明，可將其水平拉力設(shè)計為810kN。

錨桿截面計算即為：

在上述公式中，Td1代表水平支撐力；fy代表鋼絞線抗拉強度；θ代表錨索俯角。

錨索拉桿選用φ15.3mm鋼絞線，根數(shù)n=450.5/（1/4× 3.15×15.2?）≈2.76根。

抗拉選用4φ15.33mm鋼絞線，安全系數(shù)為1.64。

（2）錨桿長度

對其長度進行計算可采用如下公式：

在上述公式中，la代表錨固段長度；γs代表錨桿軸桿受拉抗力分項系數(shù)；Nμ代表錨桿所能夠承載的力；d代表錨孔直徑；qsk代表地層和錨固體粘結(jié)強度，通常由現(xiàn)場驗證選取。

4.腰梁計算

現(xiàn)有樁錨支護體系的案例破壞情況顯示：因錨桿承載能力亦或是樁體強度偏小而造成圍護出現(xiàn)失效的狀況極少出現(xiàn)；而由于樁錨連接體系出現(xiàn)故障而造成樁體側(cè)向荷載難以有效傳導至地層內(nèi)部而致使支護體系損毀的情況相對較少發(fā)生。

鑒于此，應當就加強對樁錨連接處的精確設(shè)計與計算處理。在本次設(shè)計當中采取了如圖2所示的腰梁方式，其中每一道錨索端部均選用了兩根槽鋼來作為腰梁；以205mm×205mm，厚21mm的方形鋼墊板和兩槽鋼予以焊接，之后再外接張拉錨具。將焊縫高度控制在>8mm的程度。

結(jié)語

總而言之，在開展樁錨支護體系設(shè)計時應當結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，廣泛搜集地下涉及鄰近建筑資料，并就基坑附近的工程狀況加以全面了解及分析的前提下來開展方案設(shè)計，從而可達到較好的穩(wěn)定性與安全性。

參考文獻

[1]羅永忠.土建基礎(chǔ)施工中的深基坑支護施工技術(shù)研究[J].價值工程，2014（20）：94-95.

[2]李柏生，張浩龍，朱彥鵬，等.深基坑樁錨支護結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)分析[J].蘭州理工大學學報，2013，39（1）：109-114.