中国冶金地质总局青岛地质勘查院 山东潍坊 261021
摘要：针对高水位粉砂层场地中传统锚索施工中成孔难、锚固力不足等难题，引进高压旋喷锚索结合止水帷幕的支护结构体系，利用理论计算，现场试验及监测，验证了高压旋喷锚索在高水位粉砂层地区的应用效果，为该工法在同样环境下的深基坑支护提供了一个参考实例。
关键词：深基坑；高压旋喷锚索；支护；基坑监测
1 工程概况
1.1基坑周边环境
潍坊滨海某基坑，位于潍坊市滨海经济技术开发区，观海路以东，政通街以北地块。基底标高为-6.50，场地地面标高平均为4.00m，基坑设计深度为10.50m。基坑四周2倍基坑深度范围内无建筑物。北侧、东侧无地下管线；西侧距离坡底最近约13.48m有电力电缆管线，管线埋深约2.0m，距离坡底最近约8.45m有给水管线，管径75-110mm埋深约2.0m；西侧距离坡底最近约15.99m雨水管线，水泥管，管径1.0m，管底埋深约3.8m。南侧距离坡底最近约14.81m雨水管线，水泥管，管径1.0m，管底埋深约3.8m。南侧有一污水预留口，南北方向。距离坡底距离14.55m，水泥管，管径约1m，管底埋深约4.0m。所有管线均在正常使用。西侧坡底线距离观海路路牙石最近约为22.44m；北侧规划路尚未修建，为空地，东侧坡顶线距离中海西路路牙石最近约17.65m，南侧坡顶线距离政通街路牙石最近约为15.05m。
1.2工程地质条件
依据勘察资料，场区地层情况如下：
①素填土：黄褐色，稍湿～湿，松散，主要为人工冲填海底粉砂形成，平均厚度3.50m。γ=17.5 kN/m3，C=2.0kPa，Φ=22°，渗透系数=1.0 m/d。
②层粉砂：灰褐色～灰黄色，稍湿～湿，水位以下饱和，松散～稍密，平均厚度3.50m。γ=18.0 kN/m3，C=2.0kPa，Φ=25°，渗透系数=4.0 m/d。
③层粉砂：灰褐色～灰黄色，饱和，中密，平均厚度5.40m。γ=19.0 kN/m3，C=3.0kPa，Φ=30°，渗透系数=4.0 m/d。
④粉质黏土：灰褐色～灰黄色，可塑，平均厚度3.50m。γ=18.9 kN/m3，C=29.8kPa，Φ=12.1°，渗透系数=0.02 m/d。
⑤层粉砂：灰黄色，饱和，中密～密实，平均厚度6.00m。γ=17.5 kN/m3，C=2.0kPa，Φ=22°，渗透系数=1.0 m/d。
1.3地下水
勘察期间地下水稳定水位埋深为2.90m～3.60m，稳定水位标高为0.51m～0.60m。主要含水层为②层粉砂及以下各粉砂、粉土层。地下水类型为第四系孔隙潜水。
2 支护结构设计
2.1支护结构的选用
根据基坑开挖深度及基坑的形状特点，基坑支护结构采用如下方案：
上部2.7m采用1：1放坡开挖，挂成品网喷面，面层厚度60mm，规格φ3mm@200mm。
采用桩径为800mm的钻孔灌注桩，桩间距1200mm，混凝土强度等级为C30，支护桩上部采用800mm×500mm的冠梁（混凝土强度等级为C30）进行连接，并在0.00、-3.00m处设置两道高压旋喷锚索（锚索参数见表1），锚索施工采用高压旋喷一次成型施工工艺。腰梁采用25a双支槽钢"］［"安放、槽钢用20mm厚钢板满焊连接，桩间土部位设置防护面层，面层防护厚度60mm，网筋采用成品网，规格φ3mm@200mm（详见图1）。
2.2降水、止水措施
止水措施采用在两个支护桩间设置一根高压旋喷水泥土桩，基坑内采用管井降水为主，轻型井点降水为辅的降水方案。基坑外侧设置减压观测井，在锚索施工时启降低帷幕外侧水位作用，方便锚索施工。在施工完毕，起观测作用。
2.3支护结构计算分析
本工程基坑支护设计计算采用北京理正深基坑支护结构设计软件7.0PB4版本，并严格按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）及《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中的有关基坑支护结构设计要求和标准进行。侧壁安全等级为一级，安全系数为1.10，桩锚的设计方法采用极限平衡法中的固定端法，桩体计算采用弹性地基梁法和增量法计算开挖过程中支护桩的内力变化情况。沉降和变形计算采用三角法、指数法和抛物线法。土压力模型采用经典土压力模型和弹性法土压力模型。锚索计算采用假定水平弹簧单元，满足深层滑移稳定性要求。整体稳定性验算采用圆弧滑动的瑞典条分法。
3现场试验
本工程在施工过程中对锚索进行了现场抗拔试验检测（多循环张拉试验），最大试验荷载按《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）的规定为锚索轴向拉力设计值的1.1倍。验收合格标准为：最大试验荷载作用下，在规定的持荷时间内锚杆的位移增量小于1.0mm，不能满足要求时，增加持荷时间至60分钟时，锚索累计位移增量小于2.0mm；拉力型锚杆在最大试验荷载作用下所测得的弹性位移大于锚杆自由杆体长度理论弹性伸长值的90%，且小于自由杆体长度与1/3锚固段之和的理论弹性伸长值。
本工程共对13根锚索进行了锚索抗拔试验检测，试验结果表明，旋喷锚索在特定荷载作用下均能稳定工作，完全满足设计与施工的要求（试验结果见表2）。
4方案设计实施效果
通过对坡顶43个点的水平位移和竖向位移监测，最大水平位移累计值为10.5mm，最大沉降变化量为8.6mm；对支护结构顶部冠梁设置39个点的水平位移和竖向位移监测，最大水平位移累计值为16.3mm，最大沉降变化量为2.7mm；监测数据表明，最大水平位移及竖向位移均在基坑开挖完成后趋于稳定。采用高压旋喷锚索的桩锚支护结构，能够保证基坑开挖对周边环境的安全。
5结语
依据工程实践和监测结果，可得以下结论：
①采用高压旋喷锚索，因其与土层的接触面积增加，锚固段粘结力和侧向摩阻力增加，支锚刚度增大，提高了周围土层的抗剪强度，克服了传统锚索难成孔、锚固力不足、变形大等难题，可广泛应用于高水位粉砂层的基坑工程中。
②大直径高压旋喷锚索，能有效的降低锚索的蠕变量，抑制基坑变形，且锚固体的承载力随锚固体的直径增大而增加。
③旋喷锚索配合止水帷幕在有效控制基坑变形的同时，发挥了挡水、止水作用，大大降低了基坑降水对周边环境的影响。
④采用高压旋喷锚索能够有效的改善桩间土层的抗剪能力，相比传统锚索工程造价可节省20%-30%。
参考文献
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作者简介
孟波（1982-），男，山东临朐人，工程师，毕业于西北大学，主要从事岩土工程勘察、设计工作。
论文作者:孟波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/8/22
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