張洪堯

(沙洲職業(yè)工學院，江蘇張家港 215600)

1 概述

隨著城市建設的快速發(fā)展，土地資源利用率要求越來越高，特別是在城市中心區(qū)域，建筑物往高空及地下的發(fā)展和利用成為主要趨勢。隨著地下空間的開發(fā)利用，深基坑發(fā)展迅速，深基坑支護又以樁錨支護應用較為廣泛。樁錨支護計算理論和方法有多種，不同方法的位移計算結(jié)果各不相同，有必要結(jié)合深基坑工程施工位移監(jiān)測，對樁錨支護深基坑支護工程的設計理論和方法進行研究。

2 工程條件及計算分析

2.1 工程概況

張家港某商業(yè)廣場位于市楊舍鎮(zhèn)長安路與環(huán)城南路交叉路口，建筑物下面設有兩層地下室，基坑面積約1萬m2?；娱_挖計算深度為10.7 m，采用樁錨支護。工程基本參數(shù):±0.00相當于黃海高程7.00 m，自然地面標高接近 ±0.00，基坑坑底標高－10.70 m，冠梁頂標高 －1.50 m，基坑挖深10.7 m。根據(jù)本基坑的挖深及周邊環(huán)境，本基坑安全等級為二級，重要性系數(shù)取1.0。采用單排樁兩層錨索支護式，灌注樁長19.0 m，直徑1.0 m，相鄰樁間距1.5 m，截面配筋:主筋 HRB335級14Φ25，螺旋箍筋 Φ14@150;樁身最大設計正彎矩1 285 kN·m，樁身最大設計負彎矩846 kN·m。錨索上下兩層，鋼絞線材料，與水平面傾斜向下呈15°角，詳見圖 1。

圖1 基坑計算分析模型

2.2 場地地質(zhì)情況

基坑場地土層情況，摘錄地質(zhì)勘查報告內(nèi)容如下:

第①層雜填土層，雜色，軟塑、松散，場地大部分表層為混凝土地坪或建筑垃圾覆蓋，層底為素填土，以粘性土為主，高壓縮性。厚度0.73 m ～1.59 m，平均厚度1.30 m;層厚變化不連續(xù)，強度不均勻。

第②層粉質(zhì)粘土層，黃褐色，稍濕～濕，可塑，局部硬塑，含有灰白色條紋狀高嶺土和紅色鐵錳氧化物，具網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)及氣孔構(gòu)造，氣孔內(nèi)充填有高嶺土。無搖震反應，切面有光澤，韌性高，干強度高，中壓縮性。厚度3.92 m ～5.28 m，平均厚度4.60 m。土層厚較穩(wěn)定，強度較均勻。

第③層粉質(zhì)粘土夾粉土，灰黃色、青灰色，濕，可塑，含有少量的氧化物斑點，夾稍密的粉土，組成水平層理。搖震反應弱，切面稍有光澤，韌性中低，中低干強度。層厚7.80 m～9.60 m，平均8.50 m;層厚略不穩(wěn)定，強度略不均勻。

第④層粉土夾中砂層，平均厚度14.1 m。第⑤層及以下基坑支護不涉及。支護結(jié)構(gòu)主要涉及的第②，第③層粉質(zhì)粘土層物理力學性質(zhì)，見表1。

2.3 計算分析模型及計算參數(shù)確定

2.3.1 施工工況確定

根據(jù)基坑實際施工情況，分析計算時的工況見表2?，F(xiàn)場施工時工況與分析計算工況一致。

表1 土層主要物理力學性質(zhì)

表2 某商業(yè)廣場深基坑工況表

2.3.2 彈性抗力法支護樁位移計算

計算時常見的土壓力模型取3種，并與3種彈性系數(shù)m，K，C法共形成9種組合，支護樁主動側(cè)三種典型土壓力模型分別為上三角形、全三角形、梯形土壓力分布計算模型，如圖2所示;m法，C法，K法對應各土層參數(shù)的取值見表3。由于沒有對灌注樁進行水平載荷試驗，按文獻m法的取值。

圖2 土抗力法土壓力模型

表3 比例系數(shù)m，K，C值的選取

計算采用的北京理正軟件深基坑計算軟件。

2.4 計算分析結(jié)果

在分析結(jié)果表格中，括號內(nèi)的數(shù)字表示內(nèi)力或者位移值對應的標高位置。在后面的表格結(jié)果中土壓力、彎矩、剪力和位移的負值均表示發(fā)生在支護樁開挖側(cè)，正值表示發(fā)生在支護樁擋土側(cè)。

位移計算結(jié)果見表4，對位移計算結(jié)果進行比較，上三角土壓力分布下，3種方法計算的位移值基本相同，梯形土壓力分布下位移結(jié)果差別很大，其中m法最大，K法最小，最大最小之間相差有數(shù)十倍。

對位移計算結(jié)果進行比較，3種方法位移計算結(jié)果都是m法和C法計算位移比較接近，K法最小;C法比m法位移計算結(jié)果相對略小。

3 工程實例現(xiàn)場測試

根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)與分析計算數(shù)據(jù)對比，分析現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)之間的差異。

以張家港某商業(yè)廣場深基坑工程為研究背景，根據(jù)基坑支護的設計文件，本工程基坑側(cè)壁安全等級為一級，根據(jù)JGJ 120-99建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程中3.8.3條的規(guī)定，一級基坑監(jiān)測的項目主要有:支護結(jié)構(gòu)水平位移、周圍建筑物以及地下管線變形、地下水位、樁墻內(nèi)力、錨桿拉力、支撐軸力、立柱變形、土體分層豎向位移。

本人參與基坑監(jiān)測單位的監(jiān)測工作，由于多種原因，基坑監(jiān)測方案監(jiān)測了支護樁鋼筋應力(支護樁內(nèi)力)、支護樁頂冠梁水平位移和沉降、預應力錨索拉力、地下水位及周圍建筑的變形這些內(nèi)容。

表4 支護樁位移極值及其出現(xiàn)標高位置

在基坑變形監(jiān)測過程中，主要監(jiān)測內(nèi)容為基坑開挖過程對基坑及周圍建筑和道路均進行了水平位移觀測，樁頂變形監(jiān)測點設置在樁頂冠梁底靠挖土方向側(cè)上，通過后鉆孔化學螺栓法埋設棱鏡支托，設置4個樁頂位置即－1.50 m標高位置進行位移觀測點。監(jiān)測開始到變形基本穩(wěn)定共記錄近4個月時間。圖3反映實測4根樁水平位移隨時間的變化情況。

4 結(jié)語

從樁頂水平位移計算結(jié)果和監(jiān)測結(jié)果對比分析，最接近實測位移值的順序依次為:m法采用全三角分布;m法采用梯形分布;C法采用全三角分布;C法采用梯形分布;m法采用上三角分布;C法中上三角分布模式。而K法計算的水平位移值都遠小于實測位移結(jié)果。就水平位移而言，“m”法與實測值最為接近，但還是存在很大的偏差，因計算方法沒有考慮整個支護體系的空間效應，使得計算位移與實測位移不符。不同位置的樁之間的實測位移差異化較大，說明還有許多未深入研究的因素對樁位移存在影響。

［1］ 秦四清，高伶琴.錨桿樁優(yōu)化設計理論［J］.工程地質(zhì)學報，1997，5(3):53-54.

［2］ 吳 剛，白 冰，李春峰.深基坑土壓力計算中幾個關(guān)鍵問題的探討［J］.山西建筑，2006，32(22):8-9.

［3］ 李云安，張鴻昌.深基坑工程變形控制及其影響因素的有限元分析［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2001，28(4):1-5.

［4］ 宋明健，湯連生，胡偉康.考慮土壓力與位移非線性關(guān)系的基坑卸荷拱［J］.中山大學學報(自然科學版)，2008，47(6):21-22.

［5］ 朱桂春，劉興鑫，韓武娟.深基坑樁錨支護體系的受力變形研究及優(yōu)化設計［J］.安全與環(huán)境工程，2012(1):67-68.