許錄明，楚麗爽，戴建陽(yáng)，魏清殿

(河南省建筑科學(xué)研究院有限公司，河南 鄭州450053)

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)是最常用的深基坑工程支護(hù)型式之一，其實(shí)用性得到了普遍的認(rèn)同，但在具體基坑設(shè)計(jì)選型和施工方面，還有一些爭(zhēng)議。以河南人民置業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳媒大廈基坑工程為實(shí)例，對(duì)樁錨結(jié)構(gòu)在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 工程概況

河南人民置業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳媒大廈位于鄭州市鄭東新區(qū)站西一街與心怡路交叉口東南角，基坑?xùn)|西寬約62 m，南北長(zhǎng)約110 m，平面上基本呈矩形，場(chǎng)地為現(xiàn)征可耕地并已平整。擬建建筑物由一棟辦公樓及其裙樓、地下立體停車場(chǎng)3部分組成。

基坑底標(biāo)高為主樓20.15 m和裙樓19.15 m，基坑南、北、西三側(cè)為正在施工的市政道路，東側(cè)為外單位地塊，現(xiàn)堆積有高度約6 m土方，周圍環(huán)境條件見圖1。

2 場(chǎng)地巖土工程條件［1］

場(chǎng)地屬黃河沖積平原鄭州東部泛濫平原區(qū)，地貌單一。

與基坑支護(hù)降水相關(guān)的地層情況如下:

①雜填土，層底埋深0.7～1.0 m，層厚0.7～1.0 m，地層呈褐黃、雜色，稍濕，中密～密實(shí)，松散，主要以素填粉土為主，局部見碎磚塊等;

圖1 基坑周圍環(huán)境圖

②粉土，層底埋深3.8～4.2 m，層厚2.8～3.3 m，地層呈褐黃色，稍濕，中密～密實(shí)，無(wú)光澤，干強(qiáng)度低、韌性低，局部有砂感;

③粉土夾粉質(zhì)粘土，層底埋深6.5～7.9 m，層厚2.5～4.1 m，地層呈褐灰色，稍濕，中密～密實(shí)，干強(qiáng)度低，韌性低，局部砂感強(qiáng)，局部稍有粘性，夾薄層粉質(zhì)粘土，軟塑～可塑，局部見白色貝類碎片;

④粉土夾粉質(zhì)粘土，層底埋深10.2～11.5 m，層厚2.5～5.0 m，地層呈褐灰色，濕，中密～密實(shí)，干強(qiáng)度低，韌性低，無(wú)光澤，有砂感，局部夾粉質(zhì)粘土，褐灰色，可塑，見白色貝類碎片;

⑤粉質(zhì)粘土夾粉土，層底埋深13.7～15.6 m，層厚2.5～5.1 m，地層呈褐灰、灰黑色，軟塑～可塑，有腥味，夾薄層粉土，濕，中密～密實(shí)，見較大白色貝類碎片;

⑥粉砂，層底埋深16.3～18.0 m，層厚1.4～4.0 m，地層呈褐灰色，飽和，中密，成分以長(zhǎng)石、石英為主;

⑦細(xì)砂，層底埋深25.6～33.5 m，層厚9.9～16.3 m，地層呈黃褐色，飽和，密實(shí)，成分以長(zhǎng)石、石英為主，該層底部見砂質(zhì)膠結(jié)層，厚度分布不均，厚5.0～10.0 m;

⑧粉質(zhì)粘土夾粉土，層底埋深33.5～36.0 m，層厚2.0～7.7 m，地層呈褐黃色，可塑～硬塑，局部含砂量大，含大量鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑1.0～3.0 cm，最大粒徑約5.0 cm，局部較富集，鉆進(jìn)困難，該層頂部局部膠結(jié)成層，夾薄層粉土，濕，中密～密實(shí)。

本場(chǎng)地地下水可分為潛水及承壓水。地下水主要賦存于約33 m以淺粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂層中，13.7～15.6 m以淺的粉土、粉質(zhì)粘土層為第一大含水層，屬于潛水弱透水層;以下33.0 m左右深度范圍內(nèi)的粉砂、細(xì)砂層為第二大含水層，屬于微承壓透水層。

潛水主要賦存于⑤、⑥層等弱透水層中，穩(wěn)定水位在自然地面下7.5 m左右，該區(qū)域歷史最高水位埋深在自然地面下1.0 m左右，水位年變幅1.0～2.0 m。

承壓水主要賦存于⑥粉砂、⑦細(xì)砂含水層中，含水層頂板埋深13.7～15.6 m，底板埋深25.6～33.5 m。承壓水靜止水位埋深14.0 m左右，承壓水頭5.0 m左右。

3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型

根據(jù)基坑周邊環(huán)境、開挖深度、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，結(jié)合鄭州目前較成熟的作業(yè)設(shè)備方法，適合該深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式［2］有以下幾種:(1)排樁+預(yù)應(yīng)力錨索;(2)雙排樁;(3)排樁+內(nèi)支撐;(4)地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐;(5)逆做法(半逆作法)。考慮造價(jià)、工期、施工等綜合因素，認(rèn)為排樁+預(yù)應(yīng)力錨索最適合該基坑工程，一是鄭州有成熟的施工隊(duì)伍，保證工程的順利實(shí)施;二是上部一定高度采用土釘墻，可以節(jié)約造價(jià)。但基坑?xùn)|側(cè)為另一地塊，該地塊和本工程一樣，建筑物退紅線均為5 m，若施工錨索或土釘，必然影響相鄰地塊的基礎(chǔ)施工，故基坑?xùn)|側(cè)不適合采用樁錨結(jié)構(gòu)，采用上部放坡下部雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，不再設(shè)置錨桿。降水采用管井。

是否設(shè)置帷幕［3］是本深基坑工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)中土方開挖高度一般是錨索豎向間距，而從土方開挖到面層完成需要一段時(shí)間，若遇到含水量大的土層或砂層，這一段時(shí)間極易發(fā)生樁間流泥、流砂，危急基坑安全，本工程⑤層粉質(zhì)粘土為相對(duì)隔水層，其上部④層和③層大部分位于地下水位以下，極有可能含水量很大;⑥、⑦層為砂層，極易發(fā)生坍塌。根據(jù)附近基坑開挖情況，多數(shù)基坑發(fā)生了樁間土大量坍塌和地面較大沉降現(xiàn)象，因此，在樁間設(shè)置高壓旋旋樁，對(duì)樁間土提前進(jìn)行加固是很有必要的。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)見圖2。

4 施工情況介紹［4］

主要工序施工時(shí)間見表1。

表1 主要工序施工時(shí)間

原來(lái)基坑四周均為空地，在上部土釘墻施工基本結(jié)束時(shí)，基坑南、北、西側(cè)道路開始施工，道路施工時(shí)在原來(lái)地面標(biāo)高的基礎(chǔ)上，抬高了約1.4 m，直接導(dǎo)致基坑深度增加，為保證上部土釘墻的安全，在第一、二排土釘之間增設(shè)一排預(yù)應(yīng)力錨桿。

本深基坑工程施工過(guò)程中，土體含水量大，甚至有明水從錨索孔流出，給支護(hù)工程造成了很大的麻煩，因?yàn)樽o(hù)坡灌注樁之間土體有高壓旋噴樁提前進(jìn)行了加固處理，沒有給基坑造成危險(xiǎn)。依據(jù)土體含水量大小給支護(hù)工程造成的危害程度不同，可以把本基坑施工分為4個(gè)階段。

第一個(gè)階段是冠梁以上土釘墻施工，由于該階段開挖深度范圍在地下水位以上，沒有大面積的滲水出現(xiàn)，僅在基坑西北角，土體含水量大，出現(xiàn)了土釘施工困難，施工中采取了加固處理。針對(duì)西北角含水量大的問題，召開幾次現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議，初步判斷為道路上市政管道漏水造成。

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)圖

第二階段為第一、二排錨索施工，總體來(lái)說(shuō)施工較順利。第一排錨索施工較容易，沒有出現(xiàn)流砂、流泥現(xiàn)象;第二排錨索施工局部出現(xiàn)了流砂、流泥現(xiàn)象，特別是基坑西北角，錨索成孔過(guò)程有泥砂流出，錨索施工完成后，有大量的水從錨索孔部位流出。

第三階段為第三排錨索施工，基坑四周情況基本一致，西北角相對(duì)嚴(yán)重些，土方一開挖，馬上就有水從側(cè)壁滲出，錨索施工困難，大量泥砂從錨孔流出，造成地面一定的沉降，基坑內(nèi)象一個(gè)大泥漿坑。支護(hù)結(jié)構(gòu)完成后，整個(gè)坡面濕潤(rùn)，很多錨索位置有清水流出。

第四階段為第四、五排錨索及以下支護(hù)結(jié)構(gòu)施工，該階段土體干燥，側(cè)壁沒有滲水現(xiàn)象，錨索施工順利。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)完成后，基坑側(cè)壁一直有大量清水流出，見圖3。

圖3 大量清水從坡面流出

5 變形監(jiān)測(cè)［5］結(jié)果

變形監(jiān)測(cè)工作從2011年12月18日開始，此時(shí)，基坑已經(jīng)開挖到約－6.5 m位置，正在施工工程樁和護(hù)坡灌注樁。到2012年7月15日底板施工時(shí)的坡頂位移、冠梁位移、錨索內(nèi)力監(jiān)測(cè)結(jié)果整理如下。

共布置坡頂位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)15個(gè)，冠梁位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)17個(gè)，錨索內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)15個(gè)(3個(gè)位置，每個(gè)位置每排1根，共布置5排錨索，即每個(gè)位置5個(gè))。變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見圖4。

圖4 變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖

5.1 坡頂位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖5曲線顯示，東側(cè)邊坡1～5號(hào)點(diǎn)坡頂水平位移均為0，說(shuō)明上部大放坡部分土體本身可以穩(wěn)定，下部雙排樁很好的限制了邊坡變形。南側(cè)邊坡6～8號(hào)點(diǎn)坡頂水平位移均小于8 mm，北側(cè)邊坡13～15號(hào)點(diǎn)坡頂位移均小于30 mm，都在設(shè)計(jì)變形范圍之內(nèi)。

圖5 坡頂位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

西側(cè)邊坡9～12號(hào)點(diǎn)變形均較大，最大10號(hào)點(diǎn)59 mm，最小12號(hào)點(diǎn)37 mm。分析其原因，西側(cè)邊坡土體含水量最大，基坑側(cè)壁一直有水流出，該側(cè)心怡路下埋有市政排水管網(wǎng)，且附近多個(gè)基坑降水抽出的水通過(guò)該管網(wǎng)排走，最有可能是排水管網(wǎng)滲漏。

5.2 冠梁位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖6曲線顯示，冠梁水平位移均較小，其中西側(cè)冠梁水平位移6～9號(hào)點(diǎn)有位移，均小于2 mm，其它三側(cè)冠梁水平位移均為0?？梢娫O(shè)計(jì)的樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)偏高，西側(cè)由于土體含水量大，冠梁水平位移大于其它部位。

圖6 冠梁位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

5.3 錨索拉力監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖7曲線顯示，除MS2－1號(hào)錨索(即基坑西側(cè)中部第一排錨索)拉力達(dá)到350 kN，接近錨索拉力設(shè)計(jì)值，其它錨索拉力均遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，這和冠梁水平位移偏小相吻合。曲線還顯示，15根錨索絕大部分最大受力差距不大，約為設(shè)置值的50%，個(gè)別受力較小和較大，總體處在安全范圍之內(nèi)，支護(hù)設(shè)計(jì)方案較合理。

圖7 錨索拉力監(jiān)測(cè)結(jié)果

6 結(jié)論和建議

(1)提前對(duì)樁間土進(jìn)行加固處理，可以很好的防止樁間土坍塌，從而減少基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置帷幕的情況下，錨索施工可能會(huì)有大量泥砂從錨索孔流出，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

(3)邊坡土體中的清水從支護(hù)結(jié)構(gòu)中流出，不會(huì)造成邊坡的變形，而含泥砂的水從支護(hù)結(jié)構(gòu)中流出，會(huì)造成較明顯的變形。

(4)本基坑冠梁位移較小，而邊坡頂部變形較大，故在樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)中，上部土釘墻不宜太高。

(5)在限制邊坡水平位移方面，雙排樁的效果明顯要好于單排樁。

［1］GB 50021－2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［2］JGJ 120－2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB 50007－2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］GB 50202－2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［5］GB 50497－2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］劉玉民，趙大軍，白奉田.土釘樁錨聯(lián)合支護(hù)基坑工程設(shè)計(jì)［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(12):69－73.

［7］劉作昌，高立明，楊輝廷，等.新泰盛世佳苑擺噴帷幕止水與樁錨支護(hù)應(yīng)用實(shí)例［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(5):39－41.