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【摘 要】本文采取某广场工程做案例，由于该基坑周围场地条件比较复杂，且地理位置比较特殊，基坑的设计和施工须保证其变形要控制在很小的范围内。通过桩锚（预应力）支护体系，并利用信息化设计和施工手段，较好地控制了基坑变形的发展，取得了良好的工程效果，同时结合当地有关规定，预应力锚索采用可回收锚索，不影响后期地下空间开发，低碳环保。
【关键词】基坑；支护桩；可回收锚索；变形控制；信息化技术
1 工程概况
拟建项目场地位于佛山市南海区大沥镇广佛路北侧，地下室3层，采用钢筋混凝土框（剪）架结构，桩基础。基础设计深度为15.1m。基坑长360多米。该基坑周围为城市道路，南侧广佛路为城市主干道。基坑周围管线比较多，包括污水、雨水、给水、电力、煤气、通信等管线，其中南侧管线最为密集。
2 场地工程地质水文地质条件
2.1 工程地质条件
根据该场地的《岩土工程勘察报告》钻孔资料，场地土层自上而下分6层：
（1）杂填土、素填土：层厚0.70～3.50m，平均厚度2.41m。土层呈褐黄色，主要由粘性土及建筑垃圾回填而成，稍湿，稍经压实。推定回填时间较久。
（2）中砂：层厚2.60～17.70m，平均厚度10.38m。土层呈褐黄、灰黑色，饱和，分选差，磨圆度较差，中密为主，夹薄层粉砂、淤泥质土等。
（3）淤泥质土夹层：层厚2.70～5.40m，平均厚度3.95m。层呈灰黑色，饱和，流塑，夹多层薄层粉砂。具嗅味，含有机质物等。
（4）强风化岩带：揭露厚度1.10～15.90m，平均厚度4.79m。岩面起伏变化较大。岩性为泥、泥质粉砂岩等。岩石呈棕红色，中厚层状，泥、粉砂质结构，风化强烈，岩芯稍完整，半岩半砂土状，岩质松软易折断。局部夹多层薄层中风化泥岩。
（5）中风化岩带：岩面起伏变化较大，岩性为泥质粉砂岩；呈棕红色，粉砂质结构，岩石节理裂隙发育，岩芯多数不完整，多呈碎块状，局部少量呈短柱状，钻进缓慢，夹薄层微风化泥岩。
（6）微风化岩带：岩性为泥质粉砂岩；呈棕红色，厚层状，粉砂质结构，岩石节理裂隙发育，岩芯完整，岩芯呈短柱状-长柱状，局部呈碎块状，钻进缓慢。
2.2 土层物理力学性质指标
场地范围内主要土层物理力学性质指标见表1。
表1 各岩土层参数一览
2.3 水文地质条件
钻探施工测得初见水位为0.5～2.40m。终孔24小时后实测地下水位埋藏为1.00～3.40m，地下水位的变化幅度约为0.5m～1.0m。
本场地的地下水含水层主要为剖面上第（2）层中砂层；含水类型为松散层的孔隙水及风化基岩裂隙水，因砂层发育广泛，且厚度大，其含水量较丰富；而基岩多为泥岩，一般含水量较贫乏，但在节理发育、岩石破碎处，含水量较丰富。含水层上覆土层具微透水性，具有隔水作用，地下水具有水头压力，松散层的孔隙水微属潜水，而风化基岩裂隙水则为承压水。地下水补给来源为大气降雨、地下水循环及生活废水，靠蒸发及地下迳流排泄；受季节性影响较大。总体评价本场地地下水涌水量较大。
3 基坑设计
根据建筑结构要求，该基坑最大开挖深度为15.1m，属于一级基坑。同时，由于该基坑周围为城市道路，且周围管线比较多，对基坑变形要求比较严格，场地砂层较厚，地下水位较高，深部锚索开孔涌水涌砂难以控制。所以，基坑设计方案和施工措施必须保证基坑开挖及建筑物地下结构施工期间的基坑侧壁变形和基坑周围地面沉降控制在允许的范围内。基于变形控制考虑，并结合场地周围环境条件、工程地质、水文地质条件和建筑物结构要求，采用排桩预应力锚索配合斜支撑进行基坑支护。同时为保证后期地下空间开发不受影响，预应力锚索采用可回收锚索施工，基坑回填过程中逐层换撑回收预应力锚索。
3.1 排桩锚索支挡结构设计计算
支护桩采用钻（冲）孔灌注桩，直径1.2m，桩间距1.4 m，桩长20m；沿基坑侧壁自上而下设置2道预应力锚索，锚索水平间距为1.4 m，预应力锚索为6束15.2钢铰线，钻孔直径为160 mm；为了避免群锚效应对锚索承载力的影响，采用与水平向夹角为30°和35°两种方式，两种夹角的锚索水平向交错布置。根据表1设计参数，利用理正深基坑设计计算软件计算得到支护体系内力包络图和带支撑的抗倾覆验算安全系数最小为1.887。
3.2 支护桩设计
根据支护桩桩身最大弯矩，按照GB50010-2002《混凝土结构设计规范》的规定经过计算配筋，采用通常配筋，主筋为26根φ 28钢筋，箍筋为 φ10@150，同时，采用 φ18@2000 的加强筋，支护桩顶部做宽1300 mm，高1000mm 的冠梁。
3.3 止水帷幕设计
考虑到基坑开挖深度范围内的砂层较厚，密实度较高，普通水泥土搅拌桩施工困难，所以采用直径850mm三轴搅拌桩作为止水帷幕，要求采用套打施工工艺，保证搅拌桩搭接。
3.4 预应力锚索及斜撑设计
第一道、第二道预应力锚索主体采用 φs 15.2钢铰线，锚索长度按照长度及入岩控制要求双控标准，注浆材料选用0.45~0.55纯水泥浆，并加入适量的早强剂、及膨胀剂，注浆体强度不低于20MPa，总注浆量不少于60kg/m，一次注浆压力为0.5~1.5MPa。并采用二次注浆，二次注浆与一次注浆时间间隔约为3~4h，注浆材料选用水灰比为0.50～0.55的纯水泥浆，注浆压力为2～3MPa。为保证成孔质量，砂层区段要求采用套管跟进成孔。对可回收锚索钢绞线进行回收时，填土须回填并压实至腰梁处，压实度不少于0.9，再使用千斤顶使回收用的钢绞线脱离固定夹具，然后把张拉用的钢绞线从固定夹具中脱离，最后对钢绞线全部回收，若回填土不满足要求须适当添加短撑、板临时换撑构件并达到设计强度70%方可进行锚索回收工作，可回收锚索结构见图1。
图1 可回收预应力锚索结构
第三道斜撑采用直径600mm壁厚16钢管斜撑，在支护桩腰梁底需先留设临时土台，施工土台外地下室基础、底板、抗滑键、支墩，并施工支撑腰梁及斜撑，待斜撑及支墩强度达到设计强度的70％后，开挖临时土台至基坑底，施工受先前临时土台影响未施工区域的地下室基础、底板，然后施工地下室墙柱及负三层地下室顶板（钢管撑处预留孔洞）、换撑腰梁及换撑短支撑，待楼板及换撑构件强度达到设计强度的70%后，拆除斜撑，继续施工地下室结构。
4 支护体系和周边环境的监测设计
为保证周围建筑物的安全，应按照一级基坑规范要求，进行基坑边坡水平竖向位移、深层水平位移、支撑内力、锚索内力、地下水位、周边管线及道路监测。同时，针对基坑施工过程中可能出现的问题，提出相应的紧急措施。主要措施有：
（1）当基坑发生整体或局部土体滑塌失稳时，应在坡顶卸载、在坡脚用砂包反压，或施打锚索，及时降低地下水位，加强地表排水。
（2）当基坑出现漏水，坑内降水开挖造成坑周边地面或建筑倾斜、地下管线断裂时，应立即停止坑内降水或施工开挖，及时进行堵漏补修或设置止水帷幕，并加强变形观测。
（3）在地面出现裂缝区域，采用0.5的纯水泥浆进行灌注。
（4）当基坑周边建筑物发生严重开裂、倾斜时，应立即组织人员紧急疏散，进行回填反压，并及时组织人员进行加固处理，同时上报上级主管部门。
5 工程效果
通过对各道工序的严格控制，基坑经过2个多月顺利完工。基坑开挖过程中，对每层的锚索施工过程按照规范和设计要求进行拉拔试验，拉拔试验结果表明，每道锚索的承载力实际值与设计值比较接近，说明设计参数的取值比较合理。基坑开挖完毕后，基坑范围内所有观测点，最大侧向变形为21.3mm，大部分侧向变形观测点小于15mm，基坑周围道路最大沉降为7mm，未见任何异常现象，整个基坑所有观测点的变形值趋于稳定。
6 结论和建议
（1）由于我国城市化进行的加快，大量的建筑物建在城市密集区，为了保护周围建（构）筑物和地下管线的安全，需要采用基于变形控制的设计思想。
（2）基坑施工过程中，需要对每一道工序严格要求，不能有任何的侥幸心理，同时严格按照设计和规范要求进行施工质量检测，不合格的要坚决返工。
（3）基坑变形监测是保证基坑成功的关键步骤，包括基坑支护结构和周围场地或建筑物沉降观测，通过观测数据及时了解基坑变形规律，对于出现的异常现场及时采用措施，保证基坑安全。
参考文献：
[1]李元亮，等.上海紫都C 楼基坑喷锚网（土钉）支护变形控制与稳定性分析[ J].岩土工程学报，1999，21（1）：77-81.
[2]董坤，张伯泉.15.83m 深基坑土钉墙加锚杆复合直壁支护技术[ J].建筑技术，2002，33（2）：134-135.
[3]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[ M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
[4]杨林德，等.基坑变形及其安全性的随机预测[ J].同济大学学报，2002，30（4）：403-408.
[5]宋冶，等.广州地铁一号线车站深基坑支护技术述评[ J].中国铁道科学，1998，19（12）：64-74.
[6]曹国金，姜弘道.信息化施工技术在地下工程中的应用[ J].岩土力学，2002，23（6）：795-799.
论文作者:冯大伟
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第10期
论文发表时间:2016/8/30
标签：基坑论文; 预应力论文; 场地论文; 管线论文; 结构论文; 土层论文; 柱状论文; 《低碳地产》2016年第10期论文;