劉騰飛

（河北工程大學(xué) 土木工程學(xué)院，河北 邯鄲 056000）

1 引言

高層建筑的日益發(fā)展，提高了對(duì)深基坑工程的穩(wěn)定性和變形要求，樁錨支護(hù)由于其本身占地小、穩(wěn)定性高、控制變形良好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高層基礎(chǔ)建設(shè)深基坑工程施工中。

目前，樁錨支護(hù)已成為大量專家學(xué)者研究的方向,取得了較大成果。（1）龔曉楠等基于現(xiàn)有的巖土工程變形控制設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐工程，詳細(xì)介紹了不同專業(yè)巖土工程設(shè)計(jì)施工理念。（2）李華偉等結(jié)合大型深基坑工程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試資料，對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)、土體位移和內(nèi)力進(jìn)行研究，分析根據(jù)時(shí)空效應(yīng)下基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力與變形之間的關(guān)系，并基于此，提出了動(dòng)態(tài)土壓力的概念，在基坑開(kāi)挖的動(dòng)態(tài)過(guò)程下，分析基坑土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力及位移演化過(guò)程，為現(xiàn)有基坑安全施工提供了指導(dǎo)。（3）楊小平等假設(shè)基坑開(kāi)挖平面為Mindlin的彈性半空間表面，建立計(jì)算模型，再利用有限元差法求解結(jié)構(gòu)受力和位移。（4）徐中華等收集了上海地區(qū)地下連續(xù)墻的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析軟土層厚度、插入比、支撐系統(tǒng)剛度、坑底抗隆起穩(wěn)定系數(shù)和首道支撐的位置等因素對(duì)地下連續(xù)墻變形的影響，得出地下連續(xù)墻的位移值在0.42%H左右，提出了圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移和地表沉降量的相關(guān)特性。（5）韓健勇等通過(guò)對(duì)桿系有限元方法對(duì)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，得到了支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形規(guī)律，并通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)特性與施工要點(diǎn)，研究了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算與穩(wěn)定性驗(yàn)算方法，分析了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形規(guī)律。

從現(xiàn)有的理論研究看,對(duì)控制基坑變形提供了豐富的理論基礎(chǔ)?；幼冃斡绊懸蛩剡^(guò)多，受地區(qū)限制過(guò)大，相關(guān)的研究還不夠完善。由于研究理論的地區(qū)差異性過(guò)大，并不能準(zhǔn)確應(yīng)用于所有工程，經(jīng)常出現(xiàn)一些基坑變形過(guò)大的問(wèn)題，因此，本文根據(jù)實(shí)際工程，在保證工程穩(wěn)定的同時(shí)，研究預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)深基坑變形的影響，通過(guò)觀察基坑和支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移變形情況，探討預(yù)應(yīng)力錨索的作用，為后來(lái)工程提供借鑒。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

新建項(xiàng)目為邯鄲市某工程，擬建地上14層、地下3層，商業(yè)部分地下車庫(kù)為地下2層，采用筏板基礎(chǔ)，主樓擬采用樁基。該工程地形平坦，土體多為粘性土，夾雜有少量的粉土、沙土層。該工程地質(zhì)分層大約分為4層，分別是素填土、粉土、粘性土、粉質(zhì)粘土。根據(jù)土層勘察報(bào)告中土層情況和綜合成果表提供土層的基本參數(shù)（重度為平均值，粘聚力和內(nèi)摩擦角為標(biāo)準(zhǔn)值）如表1所示。

表1 土層的基本參數(shù)匯總表

2.2 基坑支護(hù)方案

基坑擬采用樁錨支護(hù)形式，基坑深度為14.3m，排樁直徑為0.8m，樁基間距為1.5m，嵌入深度為15.9m，錨索入射角為15°。坑頂設(shè)計(jì)荷載為20kPa。豎向布置4排錨索，豎向間距均為2.7m。施加預(yù)應(yīng)力分別為540kN，400kN，380kN，300kN。滿足基坑穩(wěn)定性要求。

3 樁身內(nèi)力與錨索關(guān)系

根據(jù)上述條件，在保證基坑其他條件不改變的情況下，通過(guò)控制有限元軟件計(jì)算支護(hù)樁的位移，如圖1所示。

圖1 支護(hù)樁位移與錨索布置的關(guān)系

由圖1可見(jiàn)，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，僅增加減少錨索的道數(shù)時(shí)，支護(hù)樁的最大位移會(huì)隨著錨索倒數(shù)的增加而減小。在無(wú)錨索支護(hù)體系中支護(hù)樁的最大位移為109.5mm；有四道錨索支護(hù)時(shí)，支護(hù)樁的最大位移為38mm；取消第一道錨索后，支護(hù)樁最大位移為52mm；取消第二道錨索后，支護(hù)樁最大位移為45.4mm；取消第三道錨索后，支護(hù)樁的最大位移為41.8mm；取消第四道錨索后，支護(hù)樁最大位移為39.5mm。說(shuō)明在樁錨支護(hù)中支護(hù)樁的位移與錨索的位置有關(guān)，在樁錨支護(hù)中第一道錨索能夠明顯減小支護(hù)樁的水平位移，錨索越靠近基坑開(kāi)挖面，錨索控制樁體位移的作用越小。當(dāng)僅有一排錨索時(shí)，在四道錨索作用下，支護(hù)樁的最大位移分別為55.4mm、63.7mm、75.5mm和92mm，說(shuō)明在保證基坑穩(wěn)定的前提下，錨索越遠(yuǎn)離基坑開(kāi)挖底面，錨索控制支護(hù)樁變形的作用越大，第一排錨索的支護(hù)樁最大位移大約是無(wú)錨索支護(hù)樁的二分之一。通過(guò)改變支護(hù)錨索的預(yù)應(yīng)力和位置可以減小支護(hù)樁最大位移，布置多道錨索可以減小支護(hù)樁的水平位移，減少支護(hù)樁反彎點(diǎn)的出現(xiàn)。

4 基坑地表沉降與錨索關(guān)系

地表沉降是判斷基坑穩(wěn)定的重要參數(shù)，通過(guò)計(jì)算得出地表沉降與錨索之間的關(guān)系，如圖2所示。

由圖2可知，無(wú)錨索布置時(shí)，基坑地表沉降最大為75mm，有錨索布置時(shí)，地表沉降減小到15mm，錨索布置能有效減小地表沉降，當(dāng)錨索距離支護(hù)樁頂?shù)木嚯x越近時(shí)，地表沉降越小。在分別缺少第一、二、三、四道錨索時(shí)，地表沉降也不相同，地表最大沉降分別為24.6mm、21.9mm、19.8mm和17.9mm?；拥乇沓两惦S錨索間距的增大而增大，且其增量值可忽略不計(jì)。因此，可通過(guò)改變第一排錨索的位置和預(yù)應(yīng)力控制基坑地表沉降。

圖2 基坑地表沉降與錨索位置關(guān)系

5 結(jié)語(yǔ)

本文以實(shí)際工程為依托，通過(guò)觀察基坑地表沉降與支護(hù)樁最大位移之間的關(guān)系，分析樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)中錨索對(duì)基坑變形的影響，得出：（1）第一排錨索對(duì)基坑變形的影響較大，第一排錨索能有效控制基坑地表沉降和支護(hù)樁的水平位移。（2）第一排錨索位置和預(yù)應(yīng)力確定時(shí)，錨索越遠(yuǎn)離基坑開(kāi)挖底面，樁身位移越小，對(duì)基坑地表沉降影響越小。（3）工程中可以調(diào)節(jié)第一排錨索的位置和預(yù)應(yīng)力，控制基坑變形，通過(guò)布置多排錨索，加大錨索間距，減小樁身內(nèi)力。