摘要：随着基坑开挖深度的加深及其周边环境日益复杂化,基坑围护采用常用的单一支护结构形式已难以满足工程的经济、合理的要求,为此,需采用多种支护结构形式进行联合使用。本文主要通过一个工程实例,介绍土钉墙与排桩+拉锚支护结构在复杂基坑围护中的联合使用,为该类型基坑工程积累一定的实践经验。
关键词：基坑围护 支护结构 联合使用
近年来,国内基坑工程开挖深度进一步加大,在复杂的地质条件和周边环境的影响下,基坑围护需采用多种支护结构形式进行联合支护,以达到基坑工程的安全、经济、方便施工的目的。本文通过一个工程实例介绍多种支护结构在复杂条件下深基坑工程中的应用实践。
1、工程概况
杭政储出[2009]110号地块项目位于杭州市下城区。总用地面积3960m2,总建筑面积13446m2,建筑物为一幢6-7层办公楼,框架结构,设有2层地下室,地下室平面形状近似矩形。
基坑设计开挖深度为9.30m、10.40m,局部电梯井坑中坑开挖深度10.80m。
1.1 工程地质条件
根据场地地质勘察报告,基坑开挖深度及其影响范围内的土层分布依次为:①杂填土、②粉质粘土夹粉土、③淤泥质粘土、④-1粉质粘土、④-2粉质粘土夹粉土薄层、⑧-1全风化凝灰岩、⑧-2强风化凝灰岩、⑧-3中风化凝灰岩。
各土层的物理力学参数见表1。
1.2 基坑周边环境情况
基坑东侧为新建永福桥路,地下室基坑开挖边线距离道路边线约为1.90m,基坑南侧为新建安桥路,地下室基坑开挖边线距离道路边线约为2.90m～3.71m,新建道路下埋有通信电缆、给水管线、雨水管线、污水管线、煤气管线及电缆管沟等。
基坑西、北侧为规划安桥河,地下室基坑开挖边线距离河道驳坎线约为12.90m～14.90m,现西侧局部驳坎正在施工,经与业主协商,该规划河道驳坎在地下室基础施工完成后施工。基坑周边环境情况如图1所示。
2、支护结构的选择
2.1 基坑工程的特点分析
综合场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度和周围环境条件,对本工程基坑围护的特点分析如下:
(1)基坑开挖所涉及的土层主要有杂填土、粉质粘土夹粉土、淤泥质粘土及凝灰岩,局部淤泥质土层厚度较大,土的物理力学性质较差,凝灰岩基岩面起伏较大,由西向东逐渐抬升。
(2)基坑东侧、南侧开挖边线距离周边道路较近,场地可利用的空间极为有限,且道路下埋有较多地下管线。
(3)基坑西侧、北侧场地多为空地,可充分利用场地空间进行降方卸土。
(4)基坑大面积开挖深度为9.30m,东侧道路与场地高差大,整体开挖深度较深。
2.2支护结构的选择分析
结合本工程基坑围护的上述特征,本着安全、经济、合理的原则,本工程基坑围护考虑采用以下二种支护结构型式:①土钉墙支护结构;②排桩+拉锚支护结构。
现对各支护结构的说明如下:
土钉墙支护结构:基坑西侧、北侧开挖深度内土质尚好,该部位考虑利用场地空间进行分级放坡卸载,坡面设置土钉墙进行支护。
排桩+拉锚支护结构:基坑东侧和南侧基坑开挖面距离周边道路边最小距离仅1.90m,且基坑开挖深度较深,主要采用排桩+拉锚支护结构[1]。一方面排桩整体刚度大,变形较小,与锚杆形成排桩+拉锚支护体系,通过对锚杆施加预应力可有效的控制基坑的变形量。考虑该部位基坑开挖深度范围内土质变化较大,南侧局部分布有较厚的淤泥质粘土层,为满足锚杆的抗拔力要求,该土层内锚杆采用浆囊袋式预应力锚杆[2]。由于基坑坑底土质相对较好,排桩可嵌入坑底基岩内,基坑不会产生隆起破坏,坡顶沉降也相对较小,可保证周边道路和地下管线的安全。
2.3 支护结构典型剖面图
3、支护结构实测资料[3]与分析
该工程于2011年6月6日开始围护桩基施工,8月4日第一道锚杆张拉锁定,锚杆设计抗拔力为140kN。锚杆预加应力120kN,锚杆张拉锁定后,锚杆预加应力损失较快,至8月14日第一道锚杆预加应力87kN,损失量约27.5%,后经分析发现,第一道锚杆大部分位于可塑状粘土层中,部分锚杆端部位于淤泥质土层,锚杆的蠕变量较大是造成锚杆预应力损失的主要原因,其次锚杆锚具连接不够规范也易造成锚杆预应力损失。在软土层中锚杆的蠕变量会随着锚杆预应力值的加大而加大,同时土方开挖也易造成锚杆预应力损失。为此在施工完第二道锚杆后将锚杆预应力值调整至80kN,锚杆预应力损失明显减小。排桩+拉锚部位土体深层水平位移曲线呈中间大,两端小的鼓形,最大土体深层水平位移量为43mm,位于地面以下4.5m处,主要是由于坑底排桩已嵌入基岩,基岩对排桩底端的约束较强。土钉墙部位基坑采用分级放坡卸载,边坡壁的稳定性较好,土体深层水平位移主要位于上部填土层和淤泥质软土层中,变形量不大,最大土体深层水平位移量为8mm,监测结果见图5。
整个基坑在使用期间,支护结构安全稳定,未发生异常现象,周边道路、地下管线均未出现开裂,说明本工程采用多种支护结构联合应用是成功的。
4、结语
(1)软土层中预应力锚杆设计时应考虑锚杆的蠕变效应,锚杆的预应力值不易过大,针对土方开挖对锚杆预应力损失的影响需进一步研究。
(2)对地质条件复杂的基坑工程应根据开挖过程中基坑的实际变形情况来优化基坑设计,做到信息化设计与施工。
(3)周边环境复杂的基坑工程成功应用多种支护结构形式进行联合使用,为该类型基坑工程积累大量的实践经验。
参考文献
[1]中国工程建设标准协会标准.岩土锚杆（索）技术规程（CECS 22:2005）[S].北京:中国计划出版 社,2005.
[2]张叶峰.浆囊袋注浆锚杆在深基坑中的应用[J].浙江建筑,2011,28（8）:56～60.
[3]浙江大学土木工程测试中心.基坑监测资料[R],2011.