天水孚嘉交通工程勘察设计有限公司 741000
摘要：本文通过天水南站综合交通枢纽湿陷性黄土基坑支护的实施，阐明黄土地区桩锚支护结构的适用性，同时阐述了临时桩锚基坑支护设计改作永久桩锚基坑支护设计时需考虑的主要因素。
关键词：湿陷性黄土；基坑支护；永久支护结构；桩锚支护
1引言
近年来，随着国家“一带一路”战略的实施，国家“四纵四横”快速铁路客运网格局正在形成，综合交通枢纽日益完善，同时由于城市和平原地区建设用地的日益紧张，建设用地逐渐向土层深厚的黄土高阶地拓展，湿陷性黄土地区深基坑的开挖成为必然。宝兰客运专线天水南站综合交通枢纽建设中采用桩锚支护结构，通过对锚索施加预应力的型式调整支护结构内力分布，充分利用黄土抗剪强度较高、自稳能力较强的特点，具有安全可靠，受力路径明确，便于施工的特点，且支护结构的变形较小，能够对土体力学性质在浸水前后变化较大的湿陷性黄土具有较强的适用性，一般可用于黄土基坑深度约10~20m，减少工程造价。
黄土地层不同与其他地层的特点如下：（1）土层色淡，呈灰黄色；（2）颗粒成分以粉砂粒径为主；（3）无层理构造；（4）大孔隙纵生；（5）垂直节理发育；（6）碳酸盐含量较多；（7）遇水存在湿陷性；（8）渗透性较好，且垂直方向渗透性不同于水平方向的；（9）各向异性等。这些特性中垂直节理发育、遇水湿陷性及各向异性对深基坑开挖影响较大。
2工程概况
天水南站综合交通枢纽占地面积90，988平方米，为地上2层建筑，总建筑面积111412平方米，市政道路与综合管廊建设为本项目的附属工程，概算投资9.56亿元。
3地质情况
根据钻探资料，场地的地层结构比较简单，岩土层按其成因分类主要有：第四系覆盖土层主要为人工填土层（Q4ml）、第四系冲洪积成因的粉土层（Q4al+pl）、第四系冲洪积成因的粉质粘土层（Q4al+pl）以及第四系冲洪积成因的卵石层（Q4al+pl）组成。现根据场地岩土层的成因、岩性和状态自上而下划分为：
①杂填土（Q4ml）：杂色，稍湿，松散。土质不均，以粉土为主，含砂砾、卵石、砖块、灰土及少量生活垃圾等，孔隙较发育。该层为近10年堆积而成。层厚0.5~3.3m，层顶为自然地面，层顶高程为1088.90~1119.83m。
②粉土（Q4al+pl）：黄褐色，稍湿，稍密。土质较均匀，含有钙质结核等，具有虫根孔，无光泽，稍有摇震反应，韧性低，干强度低。该层厚0.4～28.4m，层顶埋深0.5～3.3m，层顶高程1088.30～1133.50m。
③粉质粘土（Q4al+pl）：黄褐色~灰褐色，湿，可塑。土质较均匀，含有钙质结核等，无摇振反映，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该层厚3.2～17.7m，层顶埋深1.0～29.0m，层顶高程1087.90～1104.75m。
4基坑支护方案
本工程南面紧接天水南站站房，场地标高间南北向高差约14m。因此，受站房对基坑位移及场地空间要求的约束，不能采用大放坡型式，需要进行基坑支护。结合基坑周边环境条件、地质情况、造价等因素，合理对基坑型式进行分段：（1）基坑南侧靠近站房开挖深度大于10m，采用上部2m放坡，下部桩锚支护，以利于基坑变形控制；（2）基坑开挖深度小于10m采用分级放坡挂网喷砼支护，每级坡高不大于5m，放坡坡率为1：0.5。
5临时支护结构设计
为减小支护桩费用，在场地允许的情况下采用上部放坡的型式，上部6m按1：0.5放坡，并挂网喷锚。放坡下部做2.3m的平台后采用桩锚支护垂直开挖，支护桩采用大直径大间距灌注桩，桩径1200，间距2400，采用两道锚索，锚索竖向间距4m，横向间距2.4m，锚索自由段长度8m，锚固段长度14m。桩的入岩深度根据反复的计算结果调整，最终为6m。支护设计采用北京理正深基坑支护软件计算，计算简图和计算结果如下图：
从计算结果可知，支护顶部最大位移为16.6mm<30mm，能满足一级基坑的变形要求。桩身最大弯矩M=1190kN.m在桩身合理配筋范围内。
6永久支护结构设计
在基坑支护施工过程中，因交通枢纽东区站前道路在高铁站房红线范围内，且东区高铁站房附属已施工完成，经与各方协商后，需要将支护结构南移并作为站前道路挡墙，即临时支护结构要修改为永久的支护结构。临时支护结构相比，黄土地区永久支护结构需要考虑桩身结构及锚索自身的耐久性问题，其次，锚索锚固体抗拔安全系数按规范应有不同的取值，最后，设计时锚索与土层的锚固粘结强度需考虑黄土力学参数的变化而进行适当的折减。
本工程永久锚索防腐根据《岩土锚杆（索）技术规程》[3]采用Ⅱ级防腐构造，桩身配筋将混凝土裂缝控制在0.2mm以内；锚杆体抗拔安全系数根据《岩土锚杆（索）技术规程》选取1.8；锚索与土层的粘结强度则根据基坑岩土参数报告结合规范参考值取低值，以确保永久支护结构的安全。如下图，在同等条件下，永久支护结构与临时支护结构相比，其锚索锚固长度更长，桩身配筋更大，耐久性更好。
7结论
1、通过天水南站站前广场湿陷性黄土基坑支护实例，阐明黄土地区应用桩锚支护结构，能够通过对锚索施加预应力的型式调整支护结构内力分布，具有受力路径明确的特点，非常适合应用在黄土地区10~20m基坑深度的工程。
2、当桩锚基坑支护需作为永久结构时，需要根据永久结构的设计要求对桩锚支护结构进行重新设计，需考虑永久结构的耐久性、临时基坑岩土参数调整及锚固体抗拔安全系数调整等。
参考文献：
[1]JGJ167-2009，湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程[S]．
[2]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S]
[3]《岩土锚杆（索）技术规程》CECS 22：2005
论文作者:张璟谦
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：基坑论文; 黄土论文; 结构论文; 天水论文; 土层论文; 岩土论文; 锚固论文; 《基层建设》2017年第8期论文;