樁錨支護在深厚軟土地區(qū)基坑中的應用

馬玉飛，李祿，唐建政，付垚，于峰

(濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250101)

1 引 言

近年來隨著城市化進程的持續(xù)推進，對地下空間的開發(fā)利用程度不斷提高，廣大軟土地區(qū)的基坑工程也逐漸向著更大更深的方向發(fā)展[1，2]。軟土一般具有高含水率、高壓縮性、低透水性、承載力與抗剪強度低等特點，為解決軟土地區(qū)基坑支護結構變形過大、坑外地面沉降過大、坑內土體隆起等問題，灌注樁+內支撐支護體系在軟土地區(qū)基坑工程中的應用日益增多[3～6]。但由于內支撐體系存在施工復雜、影響土方開挖、增加施工工期與造價等問題，因此在保證基坑安全的前提下，樁錨支護體系既方便施工縮短工期，又能大幅降低施工造價，仍為軟土地區(qū)基坑支護的主要支護形式之一[7]。

煙臺某商業(yè)綜合體基坑工程位于沿海深厚軟土地區(qū)，通過采用灌注樁聯合預應力旋噴錨索支護體系，并結合坑內被動區(qū)土體加固措施，將支護結構位移控制在允許范圍內，保證了基坑邊坡的安全穩(wěn)定，同時大大縮短了工期，降低了施工造價，取得較好的經濟社會效益。

2 工程概況

2.1 項目概況

本工程位于煙臺市福山區(qū)，距離海岸線僅 2.8 km，擬建項目總建筑面積約32.14萬平方米，包括8棟高層住宅樓(26～33F)及1棟大商業(yè)綜合體項目，設整體地下一層車庫，局部地下二層，采用框架結構，樁筏基礎。基坑平面形狀近似菱形，東西方向長度約 264 m，南北方向長度約 276 m，場地地面整平標高約 5.5 m，地下一層基底標高約 -1.00 m，地下二層基底標高約 -4.00 m，基坑開挖深度約 6.5 m～9.5 m。

2.2 基坑周邊環(huán)境

本工程所處地塊四周均為市政道路，交通流量較大，車庫外墻線距離四周市政道路紅線最近約 7.0 m～13.2 m；基坑西北側為已建成幼兒園，車庫外墻線距離幼兒園外墻最近約 28.9 m；此外在擬建場區(qū)周邊存在電力、電信、給排水、燃氣等多種市政管線，埋深介于 0.37 m～2.82 m，距離車庫外墻線最近約 22.1 m?；又苓叚h(huán)境及支護平面簡圖如圖1所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境及支護平面簡圖

3 水文地質與工程地質條件

擬建場區(qū)地貌單元屬于濱海平原，距離海岸線僅 2.8 km，場地總體較平坦，現狀地面標高 4.46 m～6.20 m，高差約 1.74 m，整平標高按 5.5 m考慮。場地內地下水為第四系孔隙潛水，以大氣降水入滲為主要補給來源，地下水穩(wěn)定水位埋深為 2.40 m～3.77 m，相應標高為 1.45 m～3.21 m。

典型工程地質剖面圖如圖2所示，基坑支護設計參數如表1所示。

圖2 典型工程地質剖面圖

各巖土層計算參數 表1

4 支護設計方案

4.1 基坑支護方案

綜合考慮場地工程地質、水文地質條件、基坑周邊環(huán)境及基坑開挖深度，基坑支護結構安全等級按二級考慮。方案設計之初，根據建設單位要求，將內支撐體系、重力式水泥土墻支護體系及樁錨支護體系分別從工程造價、技術要求、工期等多方面進行了經濟技術比選。其中內支撐體系安全性高，變形小，但施工要求高，土方開挖不便進而影響工期，且施工造價最高；重力式水泥土墻施工工藝簡單，造價較低，但承載能力及抗剪能力一般，特別是在淤泥質土中水泥土強度提升所需時間較長；樁錨支護體系工藝成熟，能在保證基坑安全的前提下節(jié)省施工空間與工期，且造價適中，此外，本地塊周邊均為市政道路，最大長度錨索基本位于市政道路下方，對臨近地塊后期建設活動影響較小。因此最終采用了灌注樁聯合預應力旋噴錨索支護體系，并結合坑內被動區(qū)土體加固措施，保證基坑邊坡的安全穩(wěn)定。

地下一層區(qū)域基坑開挖深度 6.5 m，支護樁樁徑 800 mm，間距 1.3 m，樁長 16.5 m，主筋11C18，箍筋A8@150，加強筋B14@2000，樁間掛網噴砼，面層鋼筋網按φ8@200×200布置，厚度 80 mm；設置2道預應力旋噴錨索，桿體材料采用2As15.2鋼絞線，水平間距 1.3 m，豎向間距 2.0 m，自由段長度 8.0 m，錨固段長度 12.0 m～15.0 m，錨固體直徑 500 mm，采用旋噴錨索一次成錨工藝，使用高壓噴射注漿設備生成錨固體，水泥漿水灰比宜取0.50，自由段每米水泥用量 20 kg，錨固段每米水泥用量不少于 150 kg，為保證第二道錨索錨固段能夠進入第⑤層粉質黏土，錨索傾角調整為35°；腰梁采用2[22a雙拼槽鋼。

為減小支護樁樁頂位移，防止坑內土體隆起，對坑內被動區(qū)土體采用高壓旋噴樁進行加固處理，樁徑 700 mm，樁間距 600 mm，固化材料采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，單位水泥摻入量不小于原狀土重量的16%，水灰比0.50，水泥土齡期28天的無側限抗壓強度應大于 0.8 MPa，加固寬度為 4 m，加固深度從基底下至第⑤層粉質黏土，如圖3所示。施工完成后經第三方檢測，旋噴錨索與被動區(qū)加固措施均達到預期效果。

圖3 地下一層區(qū)域典型支護剖面

地下二層區(qū)域基坑開挖深度9.5 m，上部 3 m采用1∶1放坡，中部設置寬 1.0 m的平臺，下部支護樁樁徑 800 mm，間距 1.3 m，樁長 16.5 m，主筋18C22，箍筋A8@150，加強筋B14@2000，坡面及樁間掛網噴砼；設置3道預應力旋噴錨索，錨索入射角30°～35°(間隔施打)，水平間距 1.3 m，豎向間距 2.5 m，自由段長度 7.0 m～10.0 m，錨固段長度 23.0 m～32.0 m，其余要求同前。支護剖面圖如圖4所示。

圖4 地下二層區(qū)域典型支護剖面

4.2 地下水控制

場區(qū)內地下水埋深較淺，地下水較豐富，為減少基坑降水對周邊環(huán)境的影響，在基坑開挖和基礎施工過程中，采用了全封閉式止水帷幕，并結合基坑內疏干、輔以明排盲溝等方案進行地下水控制。

止水帷幕采用雙軸水泥土攪拌樁，單樁直徑 700 mm，相鄰樁搭接寬度 200 mm；帷幕頂標高控制在自然地面以下 2 m，底標高控制在基底以下不小于 2.0 m，且進入淤泥質土層不小于 2.0 m。

基坑內部布置疏干井，井間距約 25 m；井口從自然地表算起，井底進入在基底以下不小于 1.0 m，且進入淤泥質土層不小于 1.0 m，共計114眼；為避免降水對周邊地下水位造成不良影響，在止水帷幕外側布置9眼回灌井，井間距約 130 m，井底控制在基底以下不小于 1.0 m；

考慮到淤泥質粉質黏土透水性較差，在基坑底部設置雙向排水盲溝，盲溝間距 25 m，斷面尺寸 500 mm×500 mm，以0.3%坡度向疏干井找坡，溝內回填粒徑 10 mm～20 mm的碎石(如圖5所示)，隨挖隨填，盲溝與坑內疏干井相連，形成整體降排水系統(tǒng)，保證了土方開挖與基礎施工的順利進行。

圖5 基坑內部排水盲溝構造圖

4.3 監(jiān)測方案及監(jiān)測結果

(1)基坑監(jiān)測方案

根據《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ 120-2012)及《建筑基坑工程監(jiān)測技術標準》(GB50497-2019)，基坑監(jiān)測包含日常巡視檢查與儀器監(jiān)測兩方面，其中日常巡視檢查應每天進行，以目測為主，并輔以錘、釬、量尺、放大鏡等工器具以及攝像、攝影等設備進行，巡視檢查內容針對支護結構、施工工況、周邊環(huán)境、監(jiān)測設施四個方面。

儀器監(jiān)測內容包含樁(坡)頂水平位移和豎向位移、深層水平位移、錨索內力、地下管線及建筑物沉降、地下水位監(jiān)測。為使基坑監(jiān)測更具有針對性，根據不同開挖深度、不同支護形式分別設置不同的監(jiān)測預警值，如表2所示。

基坑監(jiān)測預警值 表2

(2)基坑監(jiān)測結果

本項目共布置樁(坡)頂水平位移和豎向位移監(jiān)測點83個、錨索內力監(jiān)測點29個、深層水平位移監(jiān)測點4個、周邊地表豎向位移監(jiān)測點26個、地下水位監(jiān)測點10個，此處以最為直觀的坡頂水平位移監(jiān)測數據為例進行分析?；幽蟼?、西側代表性樁頂位移監(jiān)測點監(jiān)測曲線如圖6所示，基坑支護效果及基礎施工現場如圖7所示。

圖6 樁頂位移監(jiān)測曲線

圖7 基坑支護效果及基礎施工現場

從監(jiān)測曲線可以看出，基坑開挖期間樁頂最大位移均控制在 50 mm以內。此外，根據現場日常巡視檢查與儀器監(jiān)測結果顯示，基坑周邊支護結構最大變形均在 30 mm～50 mm之間，周邊市政道路及市政管線無明顯沉降變形，場地內臨近基坑的鋼筋加工區(qū)附近局部出現平行于基坑邊緣的裂縫，最大寬度約 10 mm，轉移鋼筋堆載后裂縫穩(wěn)定未繼續(xù)發(fā)展。在整個施工過程中基坑邊坡安全穩(wěn)定，為地下結構的順利施工提供了必要條件，在保證安全的前提下，采用樁錨支護體系為土方開挖與基礎施工提供了極大便利，節(jié)省了工期與造價，該項目現已竣工投入運營。

5 結 論

(1)樁錨支護體系在深厚軟土地區(qū)基坑工程是可行且有效的，錨索必須保證穿透軟土層錨固于相對較好的土層內，相對于內支撐支護體系，樁錨支護體系能大幅度縮短工期，降低造價。

(2)軟土地區(qū)基坑采用被動區(qū)土體加固措施可有效減小支護結構變形，增加邊坡整體穩(wěn)定性。

(3)軟土透水性較差，僅采用管井井點降水方案效果一般，必須配合坑底盲溝排水方能有效控制地下水，為基礎施工提供必要條件。