陳麗影，張 強(qiáng)，張佳興，羅孝芹

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與環(huán)境保護(hù)國家重點實驗室，成都610059）

0 前言

隨著城市的發(fā)展，建筑高度不斷增加，隨之而來的基坑深度也逐漸加深。為滿足建（構(gòu)）筑物地下結(jié)構(gòu)的施工及對基坑周圍既有建（構(gòu)）筑物的保護(hù)，而采取的對基坑側(cè)壁的支擋、加固措施統(tǒng)稱基坑支護(hù)［1］。深基坑支護(hù)通常采用圍護(hù)墻＋拉錨的主動支護(hù)體系以及圍護(hù)墻＋內(nèi)支撐的被動支護(hù)體系［2］。對于基坑支護(hù)的選取，依據(jù)不同的工程地質(zhì)條件、周圍環(huán)境的復(fù)雜程度進(jìn)行設(shè)計，通常采用樁錨支護(hù)。樁錨支護(hù)體系中的樁可分為混凝土灌注樁、水泥土攪拌樁、型鋼樁、微型鋼管樁等［3－6］?；谝陨希疚囊蚤L春某基坑支護(hù)工程為例，對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行分析研究。

1 工程概況

1.1 工程介紹

擬建基坑位于長春市皓月大路與安陽街交匯處，基坑西側(cè)緊鄰建陽街，基坑底部與建陽街距離為2.5m，且基坑西部內(nèi)側(cè)有2條DN300供暖管線，1條DN200供水管線，1條DN300污水管線，1根電線桿，對控制變形量要求高；基坑北側(cè)緊鄰黃樓（現(xiàn)有建筑物），距離基坑邊緣5m，且有1條DN25供水管線，1條DN100供水管線，1條DN300污水管線，要求控制變形嚴(yán)格；基坑?xùn)|側(cè)底部與用地控制線距離為3.5m；基坑南側(cè)底部與用地控制線距離為8.8m?；娱_挖深度以地面起算為7.0～11.8m，基坑支護(hù)長度約為550m。基坑平面布置圖如圖1所示。

圖1 基坑平面布置圖

1.2 工程地質(zhì)條件

擬建場區(qū)地形平坦，上部為黏性土，下部為泥巖層，26m鉆孔未揭穿泥巖層，根據(jù)場地工程地質(zhì)情況，將地層劃分為7層，各層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)見表1。

表1 土層地質(zhì)條件

擬建場區(qū)地下水屬于潛水類型，主要受大氣降水和地表徑流補(bǔ)給，主要埋藏于第②1～⑤土層中，初見水位0.70～2.50m，穩(wěn)定水位0.60～2.40m。

2 基坑支護(hù)設(shè)計

2.1 基坑工程特點分析

由總平面圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計可知：基坑最大開挖深度為11.8m，基坑平面總面積達(dá)到17 146m2，屬于深大基坑。銅鼓基坑平面布置圖分析：基坑場地周圍環(huán)境復(fù)雜，西側(cè)緊鄰建陽街，且有多條重要管線，北側(cè)緊鄰現(xiàn)有建筑物和地下管線，對基坑變形控制要求嚴(yán)格。

因此該基坑支護(hù)的難點主要有3方面：一是由于基坑開挖土體應(yīng)力調(diào)整，造成西側(cè)、北側(cè)道路及既有建筑產(chǎn)生沉降的問題；二是由于施工靠近既有建筑施工場地有限，需進(jìn)行施工工法的選擇；三是錨桿施工躲避地下管線問題。

2.2 基坑支護(hù)方案的確定

針對本基坑工程，具體支護(hù)方案如下：基坑北側(cè)臨近現(xiàn)有建筑物一側(cè)采用2種支護(hù)方式：AB段基坑開挖深度為11.8m，采用排樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)形式；BC段基坑擬開挖深度為8.0m，采用微管樁結(jié)合土釘墻＋預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)形式?；游鱾?cè)，臨近建陽街一側(cè)，基坑擬開挖深度為7.0m，采用微管樁結(jié)合土釘墻＋預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)形式?；?xùn)|側(cè)、南側(cè)，基坑擬開挖深度為7.0m，采用土釘墻支護(hù)形式。

本文就基坑北側(cè)AB、BC兩段支護(hù)方案進(jìn)行具體論述。

2.2.1 AB段

本工程地面超載按35kN／m計算，護(hù)坡樁采用Φ600＠1 200的鉆孔灌注樁，樁長16.8m，嵌固段5.0m。在距離樁頂3m處設(shè)置第1排錨桿，距離樁頂6m處設(shè)置第2排錨桿，距離樁頂9m處設(shè)置第3排錨桿，全部采用一樁一錨，錨桿間距1.2m。錨桿桿體材料均為2Φ15.24的鋼絞線（強(qiáng)度等級1 860MPa）。護(hù)坡樁樁間土采用Φ8＠200×200鋼筋網(wǎng)，噴射80mm厚C20混凝土進(jìn)行防護(hù)。按照以上設(shè)計荷載桿體材料可滿足要求。錨桿自由段，錨固段長度計算［7］見式（1）～（2）。AB段基坑支護(hù)錨桿設(shè)計參數(shù)見表2，剖面圖如圖2所示。

表2 AB段錨桿設(shè)計參數(shù)

2.2.2 BC段

微管樁采用Φ114＠1 000的鋼管，鋼管長度12m，嵌固深度4m。鋼管樁施工時，以鉆機(jī)成孔后下入鋼管，注漿，焊接。鋼管末端2.0m范圍對開孔，使注入的水泥漿充滿鋼管內(nèi)外，確保鋼管樁與土體緊密結(jié)合。注漿采用32.5級普通水泥，水灰比0.5～0.6。樁間土采用Φ8＠200×200鋼筋網(wǎng)，噴射80mm厚C20混凝土進(jìn)行防護(hù)。錨桿設(shè)計在距離樁頂3m處。錨桿傾角15°。錨桿長度15m，其中嵌固段6m，鎖定力50kN，錨桿桿體材料均為2Φ15.24的鋼絞線（強(qiáng)度等級1 860MPa）。錨桿水平間距1.5m。其余土釘設(shè)計參數(shù)見表3。土釘計算公式見式（3）。BC段基坑支護(hù)剖面圖如圖3所示。

圖2 AB段基坑支護(hù)剖面圖

圖3 基坑支護(hù)剖面圖

表3 BC段土釘設(shè)計參數(shù)

3 基坑監(jiān)測

該基坑最大深度11.8m，屬于深基坑。場地位于城市道路兩旁，且地下周邊有很多地下管線，基坑破壞后果嚴(yán)重，根據(jù)基坑支護(hù)規(guī)范，本基坑安全等級為一級，應(yīng)進(jìn)行基坑監(jiān)測。基坑監(jiān)測的內(nèi)容包括：坡頂水平、垂直位移監(jiān)測；周邊地表、建筑物沉降監(jiān)測；土體深層位移（測斜）監(jiān)測。

3.1 頂部水平位移及周圍建筑沉降監(jiān)測

根據(jù)相關(guān)規(guī)范［8］，本基坑變形按Ⅰ級控制，基坑水平變形監(jiān)測預(yù)警值為19～22mm，安全報警值為25～29mm。自2013年8月21日開始，對布置在支護(hù)冠梁頂部和周圍既有建筑的38個水平變形和沉降觀測點進(jìn)行變形監(jiān)測，變形監(jiān)測點布置如圖1所示。根據(jù)監(jiān)測基坑，在施工期間支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降及周圍建筑水平變形和沉降值均在安全范圍內(nèi)，頂部水平實測變形最大變形曲線如圖4所示。

圖4 實測水平變形曲線

通過頂部水平位移監(jiān)測結(jié)果可知，在基坑開挖過程中，基坑整體有向坑內(nèi)傾斜的趨勢。監(jiān)測點SC03、SC06、SC35在開挖過程中出現(xiàn)變形超限，從圖4可以看出，變形出現(xiàn)突變后趨于平穩(wěn)，主要原因是基坑頂部荷載超限、土方開挖速率過快，應(yīng)力突然釋放，土體協(xié)調(diào)變形時間過短，故出現(xiàn)變形陡增現(xiàn)象。通過控制挖方速度，有效減小了后期變形。

3.2 土體深層位移監(jiān)測

對于基坑深部土體水平位移的監(jiān)測采用測斜儀，測試間距為0.5m，分別在基坑北側(cè)、南側(cè)各布置2個監(jiān)測孔，埋設(shè)11m長測斜管，測記各邊土體累計位移，相關(guān)規(guī)范規(guī)定深部累計位移的安全預(yù)警值為45mm，典型監(jiān)測孔的累計位移曲線如圖5～6所示。

通過深部變形累計曲線可知，在基坑完成開挖后深部土體變形未超過預(yù)警值，均在安全范圍內(nèi)。這說明，在基坑存在動荷載、均布荷載的位置，根據(jù)荷載情況采用樁錨支護(hù)可有效控制基坑變形，同時，證明采用鋼管樁＋錨桿的支護(hù)形式能夠達(dá)到灌注樁支護(hù)的效果。

圖5 CX01孔變形曲線

圖6 CX02孔變形曲線

4 結(jié)語

1）針對場地周邊復(fù)雜程度，本設(shè)計對基坑采用分段設(shè)計的優(yōu)化方案，即在臨近道路側(cè)采用微型鋼管樁＋錨桿支護(hù)，臨近既有建筑側(cè)采用灌注樁＋錨索支護(hù)，其余部分采用土釘墻支護(hù)，通過計算彎矩、錨固力等均達(dá)到要求，同時，該支護(hù)方式大大減少了混凝土、鋼筋等材料和人力的消耗，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

2）基坑監(jiān)測的實施，有效反應(yīng)了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過程中的位移變化情況，明確地顯示出基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)因多種原因，包括頂部附加荷載超限、土體超挖、土層力學(xué)性質(zhì)較差、漏水等，造成的風(fēng)險增高甚至失穩(wěn)破壞等情況，對指導(dǎo)動態(tài)設(shè)計、動態(tài)施工及風(fēng)險預(yù)警起到了至關(guān)重要的作用，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，對局部范圍基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采取了及時、有效的加固處理，避免了基坑工程發(fā)生不必要的事故，從而減少損失。

［1］李鐘.深基坑支護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（一）［J］.巖土工程界，2001（1）：42－45.

［2］陳建國，胡文發(fā).深基坑支護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景［J］.城市道橋與防洪，2011（1）：91－94.

［3］徐勇，楊挺，王心聯(lián).樁錨支護(hù)體系在大型深基坑工程中的應(yīng)用［J］.地下空間與工程學(xué)報，2006（4）：646－649.

［4］李宗海.水泥土攪拌樁在軟土基坑支護(hù)中的應(yīng)用［J］.工程與建設(shè)，2009（4）：530－532.

［5］韓星亮，呂海江，郝長亮，等.水泥土型鋼樁在某工程基坑支護(hù)中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2012（7）：58－59.

［6］何德洪，付進(jìn)省.鄭東新區(qū)土釘墻加微型鋼管樁基坑支護(hù)技術(shù)［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2009（1）：49－51.

［7］中國土木工程學(xué)會.JGJ120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［8］山東省建筑廳.GB50497—2009建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2009.