王李曼，傅菊根

(安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001)

近年來(lái)，隨著城市發(fā)展腳步的加快，人們對(duì)土地的利用率不斷提高。高層乃至超高層建筑鱗次櫛比，各種市政道路管線縱橫交錯(cuò)，同時(shí)城市地下空間的開(kāi)發(fā)也隨之逐步向更深處發(fā)展。然而，深基坑開(kāi)挖過(guò)程中難免會(huì)遇到周邊場(chǎng)地狹窄，場(chǎng)區(qū)環(huán)境復(fù)雜等工程難題。由此可見(jiàn)，在越來(lái)越復(fù)雜的城市環(huán)境中，深基坑支護(hù)技術(shù)正面臨新的挑戰(zhàn)。

樁錨支護(hù)是將護(hù)坡樁與土層錨桿相結(jié)合的一種支護(hù)方法，它是在巖石錨桿理論研究比較成熟的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種擋土結(jié)構(gòu)，安全經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)使它廣泛應(yīng)用于邊坡和深基坑支護(hù)工程中［1］。蕪湖市地處長(zhǎng)江南岸，位于長(zhǎng)江與青弋江的交匯處，境內(nèi)整體地勢(shì)呈東南高、西北低之勢(shì)，雖屬長(zhǎng)江沖擊平原地形，但由于受地貌單元的控制，其地質(zhì)條件比較復(fù)雜［2］。在蕪湖地區(qū)，樁錨支護(hù)體系已發(fā)展得較為成熟。本文以蕪湖市外經(jīng)廣場(chǎng)地下車庫(kù)的深基坑支護(hù)工程為例，探討了較復(fù)雜場(chǎng)地條件下，針對(duì)不同支護(hù)面，樁錨體系的具體應(yīng)用情況。

1 工程概述

1.1 工程概況

安徽外經(jīng)建設(shè)有限公司擬在蕪湖市利民路與弋江中路交口西北側(cè)興建億萬(wàn)多商業(yè)街工程。主樓地上20 層，裙房4 層，地下室2 層，建筑總高度約80m，框架結(jié)構(gòu)?！?.00 相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高9.45m，場(chǎng)地平均相對(duì)標(biāo)高在0.0～－1.0 m 左右，基坑開(kāi)挖深度以地面至外墻下筏板底高差為準(zhǔn)，即計(jì)算基坑開(kāi)挖深度為8.95～9.05 m。主樓及裙房局部為鉆孔樁筏板基礎(chǔ)，裙房大部為抗浮錨桿筏板基礎(chǔ)?；右詧?chǎng)近西側(cè)一市政箱涵為界分為商業(yè)A和商業(yè)B 二車庫(kù)，外圍方形狀不規(guī)則，商業(yè)A 基坑圍護(hù)周長(zhǎng)約為290 m，商業(yè)B 基坑圍護(hù)周長(zhǎng)約為636.6 m。

場(chǎng)地及環(huán)境概況:中部穿越場(chǎng)地的排水箱涵，此箱涵亦為商業(yè)A 和商業(yè)B 兩個(gè)地下室的分界線;西側(cè)紅線外為居民小區(qū)場(chǎng)地;北側(cè)為二幢現(xiàn)有保留商業(yè)建筑(樁基礎(chǔ));東側(cè)整體上距用地紅線的距離較小，紅線外20 m 左右為弋江中路高架，紅線內(nèi)外有數(shù)個(gè)高壓入地檢查井，場(chǎng)地環(huán)境整體較為復(fù)雜(見(jiàn)圖1)。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

由于該基坑深度較大，場(chǎng)地環(huán)境較復(fù)雜，因此在施工前進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察。通過(guò)對(duì)本工程巖土工程勘察報(bào)告分析，得到該場(chǎng)地土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)(見(jiàn)表1)。

表1 土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

擬建場(chǎng)地上部填土分布不勻，②1層、②2層局部分布，工程性質(zhì)一般;③層粘土分布稍有起伏，工程性質(zhì)良好，④層粘土與粉質(zhì)粘土互層均勻性一般。故整體判定地基土均勻性一般。

根據(jù)本次鉆探揭露，擬建場(chǎng)地①層雜填土中、②1層粉質(zhì)粘土和②2層粘土(粉質(zhì)粘土)表部埋藏有上層滯水，一般無(wú)穩(wěn)定的自由水面，主要受大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，地下水位埋深0.7～1.9 m;⑤層中埋藏有少量層間水，與青弋江聯(lián)系密切;⑥層及以下埋藏有少量裂隙水，水量一般。根據(jù)環(huán)境水文地質(zhì)條件分析，地下水及土對(duì)混凝土及混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 工程分析

1)場(chǎng)地地質(zhì)條件除上部回填土部位較差外，下部土質(zhì)為硬質(zhì)粘土，土質(zhì)條件較好。

2)擬建場(chǎng)地①層雜填土埋藏有上層滯水型地下水，由大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，地下水位埋深0.7～1.9 m，因而在開(kāi)挖前無(wú)需降水，對(duì)于局部上層滯水可采取明溝排水及坡面引流的方法將其疏干。

3)圍護(hù)體系選用鉆孔灌注樁。原因在于鉆孔灌注樁施工工藝比較成熟，作為圍護(hù)樁其圍護(hù)剛度略低于地下連續(xù)墻、強(qiáng)于SMW 工法，但其造價(jià)要比地下連續(xù)墻低得多。另外由于施工場(chǎng)地大、有利于鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中的泥漿處理，可大大減少污染［3］。場(chǎng)地第二層各亞層土，粉性較嚴(yán)重。廣泛分布在基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)，故需要采取可靠的止水帷幕措施。如果處理不當(dāng)，基坑開(kāi)挖時(shí)極易產(chǎn)生塌方、流砂等現(xiàn)象，故設(shè)計(jì)考慮在鉆孔灌注樁外側(cè)采用雙軸水泥土攪拌樁作為止水帷幕，同時(shí)可增加圍護(hù)體的整體擋土效果。

4)本基坑外部環(huán)境較復(fù)雜，周邊場(chǎng)地較狹窄?；谶@種情況，要首選能夠有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)和坑外土體變形的支護(hù)方式。樁錨支護(hù)體系的優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系共同組成一空間結(jié)構(gòu)體系，來(lái)承擔(dān)坑外側(cè)土壓力與地面超載作用，排樁將各自獨(dú)立的支護(hù)樁通過(guò)樁頂冠梁連結(jié)成一個(gè)整體，二者再與支撐構(gòu)成一個(gè)空間受力體系，使各構(gòu)件的受力更合理［4］。因此，整體采用樁錨支護(hù)體系，再針對(duì)保護(hù)排水箱涵、北側(cè)自建保留建筑和東側(cè)市政道路做出具體的設(shè)計(jì)方案

2.2 關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)方案

2.2.1 中部穿越場(chǎng)地的排水箱涵 此處箱涵亦為商業(yè)A 和商業(yè)B 兩個(gè)地下室分界線。根據(jù)建設(shè)單位規(guī)劃，本剖面商業(yè)B 先行施工，故設(shè)計(jì)安排如下:1)先施工N1 并鎖定;2)商業(yè)B 地下室施工至地面后，首先在商業(yè)B 支護(hù)樁及墻間填充灰土(夯實(shí))至箱涵頂，填土面鋪100mm 厚C10 防水混凝土，然后再進(jìn)行商業(yè)A 的開(kāi)挖及N2 預(yù)應(yīng)力錨桿的施工。

箱涵左側(cè)2.4 m 處為AB 段鉆孔樁，右側(cè)3.4 m處為CD 段鉆孔樁。鉆孔樁參數(shù):Φ800 間距1 600;樁身混凝土C30;樁身長(zhǎng)L=11.50 m;主筋為16 根Φ18 的HRB335，均勻通長(zhǎng)布筋;樁頂預(yù)留筋長(zhǎng)度660 mm;加強(qiáng)筋為Φ16 的HRB335 間距2 000;箍筋為Φ8 的HPB235 間距200;保護(hù)層厚度50 mm;樁底端位于土質(zhì)較好的④土層。第一道錨桿，對(duì)錨錨桿N1，位于樁頂標(biāo)高向下1.56 m 處，由兩根Φ18的HRB335 構(gòu)成，L=10.6 m，開(kāi)孔孔徑150 mm，對(duì)鎖，雙向施加預(yù)應(yīng)力80 kN;第二道錨桿，預(yù)應(yīng)力錨桿N2，位于N1 標(biāo)高向下2 m 處，由兩根Φ18 的HRB335 構(gòu)成，L=15 m，其中自由段長(zhǎng)6 m，施加預(yù)應(yīng)力90 kN。為了加強(qiáng)對(duì)CD 段及商業(yè)B 地下室外墻的支撐作用，在標(biāo)高－7.06 m 處設(shè)1:0.6 的土坡，并用鋼管N3(L=4500 mm;Φ=48 mm;間距1 600 mm)作為錨管護(hù)坡。冠梁與撐梁設(shè)計(jì)及樁錨設(shè)計(jì)分別如圖2～圖3所示。

經(jīng)驗(yàn)算，基坑的整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.066＞1.1;抗傾覆安全系數(shù)Ks=4.276 ＞1.2?？孤∑鸢踩禂?shù):由太沙基公式得Ks=2.856≥1.15;由普朗德?tīng)柟降肒s=2.521≥1.1。各項(xiàng)均滿足規(guī)范［5］要求。

2.2.2 與基坑北側(cè)邊線相鄰的二幢現(xiàn)有保留商業(yè)建筑 該側(cè)基坑邊緣距原有建筑基礎(chǔ)樁較近，且此處設(shè)有行車通道。為了確保基坑開(kāi)挖以及車輛行駛不會(huì)引起原有建筑基礎(chǔ)的過(guò)大位移，除樁頂以上采用大坡率放坡措施外，對(duì)回填土進(jìn)行壓密注漿加固，以增強(qiáng)土體力學(xué)性能，降低主動(dòng)土壓力。深基坑雙排樁支護(hù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，與其它支護(hù)結(jié)構(gòu)體系相比較，雙排樁支護(hù)形式具有良好的側(cè)向剛度，可有效限制支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形［6］。因此車道北側(cè)采用雙排樁進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)。

樁頂以上1∶1 坡比放坡，并用Φ48 間距1 500的錨管進(jìn)行土坡加固。樁錨體系中，預(yù)應(yīng)力錨桿N1位于樁頂標(biāo)高下1m 處，三道錨桿縱向間距為2 m，水平間距為1.6 m，鉆孔孔徑均為300，均由兩根Φ22的HRB335 構(gòu)成，長(zhǎng)度均為14.5 m。其中N1 自由段長(zhǎng)為6 m，N2、N3 自由段長(zhǎng)為5 m，從上到下分別施加預(yù)應(yīng)力80 kN、100 kN、100 kN。雙排鉆孔樁，樁間距2 m，樁長(zhǎng)11.2 m。樁錨設(shè)計(jì)如圖4所示。

經(jīng)驗(yàn)算，基坑的整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.201＞1.1;抗傾覆安全系數(shù)Ks=3.693≥1.2;隆起量:δ=74 mm;抗隆起安全系數(shù):由太沙基公式得Ks=3.037≥1.15;由普朗德?tīng)柟降肒s=2.688≥1.1。各項(xiàng)均滿足規(guī)范要求。

2.2.3 東側(cè)紅線內(nèi)外的數(shù)個(gè)高壓入地檢查井 該側(cè)支護(hù)難點(diǎn)為以下兩點(diǎn):①該側(cè)支護(hù)線長(zhǎng)達(dá)220 m;②距離用地紅線距離較小，紅線外20 m 左右為弋江中路高架，紅線內(nèi)外側(cè)分布有1 萬(wàn)伏高壓電纜檢查井及管溝。二者對(duì)支護(hù)變形能力要求高。為增強(qiáng)本剖面支護(hù)抗變形能力，采取以下措施綜合應(yīng)對(duì):①抬高支護(hù)樁樁頂標(biāo)高;②沿支護(hù)樁外側(cè)一定距離增加雙排樁，以加大支護(hù)體的剛度。

預(yù)應(yīng)力錨桿同入地高壓電纜垂直安全作業(yè)距離不小于1 m。在右側(cè)樁樁頂標(biāo)高向下1.2 m 處設(shè)第一道錨桿。三道錨桿縱向間距均為1.8 m，水平間距均為1.6 m，分別施加預(yù)應(yīng)力120 kN、110 kN、100 kN。N1 由兩根Φ22 的HRB335 構(gòu)成，N2、N3均由兩根Φ18 的HRB335 構(gòu)成。左側(cè)樁長(zhǎng)13.4 m，右側(cè)樁長(zhǎng)12.4 m。樁錨設(shè)計(jì)如圖5所示。

經(jīng)驗(yàn)算基坑的整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.326＞1.1;抗傾覆安全系數(shù)Ks=4.930≥1.2;各項(xiàng)均滿足規(guī)范要求。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

本工程基坑支護(hù)分為A、B 兩個(gè)區(qū)域。擬采用如下的施工順序:在平面上先開(kāi)挖B 區(qū)、B 區(qū)回填后再開(kāi)挖A 區(qū)。A 區(qū)開(kāi)挖的土方不外運(yùn)，將此部分土方回填至B 處地下室(A、B 兩個(gè)區(qū)域的鉆孔灌注樁和冠梁可同時(shí)施工);在立面上先施工超前支護(hù)的深層攪拌樁止水帷幕和壓密注漿、次施工冠梁以上部分的土釘墻、再施工鉆孔灌注樁及冠梁、最后施工預(yù)應(yīng)力錨桿;基坑開(kāi)挖完畢后，應(yīng)迅速進(jìn)行土方回填，并且做好支護(hù)樁與地下室結(jié)構(gòu)之間的土方夯實(shí)工作，同時(shí)應(yīng)重視該階段的土體深層位移監(jiān)測(cè)，避免土體產(chǎn)生過(guò)量位移。

通過(guò)對(duì)各剖面圍護(hù)樁在不同工況下側(cè)向位移的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析篩選，繪制出了各剖面圍護(hù)樁的典型側(cè)向位移圖。位移情況如圖6所示。

從圖6a 可以看出，由于對(duì)錨錨桿N1 雙向施加預(yù)應(yīng)力，對(duì)樁頂起到了加固作用，所以樁頂位移出現(xiàn)較小的正值，基底有微小位移，工況1 至工況2位移穩(wěn)步微量增加，工況3 在基底附近出現(xiàn)了較大位移，可能原因有兩個(gè):①預(yù)應(yīng)力錨桿距坑底距離較大，對(duì)基坑壁的支撐作用到坑底時(shí)已較弱;②遇到軟弱土層。針對(duì)這一情況，施工時(shí)在坑底位置處設(shè)坡比1∶0.6 高約3.5 m 的土臺(tái)，進(jìn)行了加固。

從圖6b 與圖6c 可以看出，各工況的位移趨勢(shì)基本一致，時(shí)空效應(yīng)明顯。從工況1 至工況3，圍護(hù)樁側(cè)向變形隨基坑開(kāi)挖深度的增大而逐步增大。從工況4 開(kāi)始，由于底板的澆筑基本完成，各道錨桿與圍護(hù)樁已形成整體，開(kāi)始發(fā)揮作用，工況3 至工況4 的側(cè)向位移已趨于穩(wěn)定。

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總分析，坡頂水平位移最大值為10.3 mm，樁頂水平位移最大值為2.5 mm，各剖面的水平位移情況均在可控制范圍內(nèi)。地面及基底豎向位移均在10 mm 以內(nèi)，基坑整體變形較小。施工期間，周邊建構(gòu)筑物的不均勻沉降較小，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，也未出現(xiàn)明顯裂縫，基坑開(kāi)挖并未影響到周邊建構(gòu)筑物的正常使用。

4 結(jié)語(yǔ)

深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，基坑側(cè)壁土體位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形、地下水位變化等與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、基坑開(kāi)挖施工過(guò)程密切相關(guān)。

1)鉆孔灌注樁結(jié)合雙軸水泥土攪拌樁形成的圍護(hù)體系，側(cè)向剛度大，對(duì)基坑壁的側(cè)向位移起到了一定的控制作用，較好的保護(hù)了周邊環(huán)境，且安全經(jīng)濟(jì)便于施工。

2)大坡率放坡與錨管護(hù)坡形成的土釘墻體系與對(duì)錨樁錨體系、雙排樁樁錨體系等支護(hù)體系有效結(jié)合，結(jié)構(gòu)受力合理，支護(hù)效果顯著。對(duì)錨的設(shè)計(jì)，同時(shí)控制了商業(yè)A 和商業(yè)B 兩處地下室外墻的側(cè)向位移，較好地保護(hù)了穿越場(chǎng)地的箱涵;雙排樁強(qiáng)化支護(hù)與壓密注漿加固回填土相結(jié)合的設(shè)計(jì)對(duì)坑邊保留建筑的保護(hù)取得了很好的效果;抬高樁頂標(biāo)高同時(shí)增加雙排樁的設(shè)計(jì)，有效解決了支護(hù)線長(zhǎng)、抗變形能力弱的問(wèn)題，對(duì)沿高架的高壓入地檢查井起到了較好的保護(hù)作用。該工程為蕪湖地區(qū)同類工程積累了經(jīng)驗(yàn)，具有一定的參考價(jià)值。

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