高层建筑深基坑预应力长锚杆支护的应用

富荣辉，刘 昱

（中国水利水电第十三工程局有限公司，山东 德州 253009）

1 工程概况

中国水电·云立方（成都）项目位于成都市龙泉驿区成龙路北侧、大面西路西侧。规划建设净用地面积85 605.73 m2。一期工程由12幢高层（30层）及地下车库1层组成。建筑面积：地上181 000 m2、地下31 000 m2。基础采用钻孔灌注桩，设计基坑安全等级二级。基坑边离道路除会展路约12 m外，其余均小于5 m，道路下均有地下管线（给排水管、电力电缆、通信光缆、交通信号线等）。场地内地下水埋深较浅，在勘察期间测得，地下水水位埋深为地表下0.45～4.06 m，主要为接受大气降水和地表水渗入补给的浅层孔隙潜水，根据水化学分析表明，地下水水质对混凝土结构具弱腐蚀性作用。场地属温黄平原地貌，为海积软土地基。场内地势基本平坦，经勘察揭示，在基坑影响深度范围内，地基土主要由上覆的第四系沉积物组成。

场地土层的透水性特征：①号土垂直渗透系数Kv=6.9×10-8cm/s、水平渗透系数KH=6.00×10-8cm/s；②-1号土垂直渗透系数Kv=8.2×10-8cm/s、水平渗透系数KH=6.90×10-8cm/s；②-2号土垂直渗透系数Kv=9.7×10-8cm/s、水平渗透系数KH=8.20×10-8cm/s，属弱透水层。

2 基坑支护结构

由于基坑面大、形状复杂，若采用常规的围护桩加支撑方案，一是造价高，二是加撑拆撑施工周期长，三是增加基础施工的难度。因此，此工程基坑采用灌注桩加（预应力）锚杆和复合土钉墙的支护结构。

2.1 桩加锚支护

桩加锚支护位于北、东两侧（距离道路较近），开挖深度5.40 m，主结构采用￠800@1 000 mm钻孔灌注桩加4排（预应力）锚杆（1根￠22 mm钢筋），压顶梁设在-2.50 m处，压顶梁高700 mm、宽1 000 mm，钻孔桩有效桩长为14.5 mm。

锚杆的孔径为不小于110 mm，入射角度均为10°。第1排位于压顶梁处，锚杆长20 m，不施加预应力；第2排设在标高-3.70 m处，锚杆长20 m，施加预应力30 kN，并用槽钢锁定；第3排设在标高-4.70 m处，锚杆长22 m，采用预应力锚杆施加预应力30 kN，并用槽钢锁定，第4排设在标高-5.70 m处，锚杆长18 m，施加预应力20 kN，并用槽钢锁定。

坑外（桩后）采用￠600@450 mm水泥搅拌桩止水，坑内（被动土区）采用￠600@500 mm4排水泥搅拌桩加固，加固体深8 m（见图1）。

图1 桩加锚支护剖面

2.2 复合土钉墙支护

复合土钉墙支护位于南西侧，开挖深度6.40 m，顶部卸土2 m，主结构采用￠600@450 mm4排水泥搅拌桩加3排锚杆（1根￠22 mm钢筋），水泥搅拌桩有效桩长12 m。

锚杆的孔径为不小于110 mm，入射角度均为10°；第1排位于标高-3.80 m处，锚杆长15 m；第2排设在标高-4.80 m处，锚杆长17 m；第3排设在标高-5.80 m处，锚杆长17 m。坑内（被动土区）采用￠600@500 mm2排水泥搅拌桩加固，加固体深8 m（见图2）。

2.3 预应力锚杆施工

土方开挖深度低于锚杆面300～500 mm，锚杆成孔采用铬阳铲成孔，成孔后进行锚杆安装、洗孔、注浆，7 d后施加预应力并锁定（基坑排水和挖土按常规要求进行）。

2.4 锚杆拉拔试验

图2 复合土钉墙支护剖面

预应力锚杆在成都地区3万多平方米的大基坑为首次应用，为慎重起见，在基坑开挖前先对锚杆在淤泥土中进行抗拔试验，结果表明锚杆抗拔力完全达到设计要求。

3 基坑变形及周围建筑物监测

3.1 测点布置

监测前，先对基坑周围环境、地下管线及周围建筑物进行了解。在此基础上，于该基坑四周布设13个深层位移监测孔，按照监测计划，2012年5月20日开始监测基坑周边土体分层水平位移情况。直至10月27日，先后对埋设的CX1～CX13孔各进行了历时4个多月，共160多次测试。另外对周围建筑物道路及地面进行沉降位移观察。

3.2 测斜（点）管的埋设

1）埋设测斜管采用￠90 mm有定向刻槽的PVC塑料管，一组对准基坑的导槽，为监测的基准方向。

2）土体分层水平位移监测采用SX-20型高精度测斜仪。监测从孔底开始，由下向上逐点完成。测点点距一律为l m，双向测试。

3）以孔底为位移零位点，必要时采取零位值校正措施，以确保观测资料的准确性。实际监测误差不大于2.0 mm。

4）根据中国水电·云立方工程基坑施工进度，采取跟踪测试方式进行监测，并根据位移大小调整监测频率。

3.3 监测成果分析

3.3.1 水平位移观察

对开始至结束监测获得的土体分层水平位移和沉降观察原始数据，通过计算、汇总并绘制出土体分层水平位移—深度曲线图（见图3）。

1）位移变化主要显示在0～13 m内，13 m以下位移变化较小。

2）土体开始开挖位移增幅较明显，开挖完成垫层浇筑后逐渐趋于稳定；位移最大量均没有超过设计值，最大位移位于深度1～7 m处，这和设计位移分析和弯距、剪力最大处分析情况完全相符。

3）CX12位于桩加锚支护结构，位移曲线呈突出状，不同于CX8，说明2种不同的支护结构的位移变化不同。

3.3.2 沉降观察

图3 土体分层水平位移——深度曲线图

基坑周围地面沉降很小，最大处为2.95 mm(位于13轴北端），故对周围道路及管线均末造成任何影响。

4 结语

1）实测表明，预应力锚杆支护比钢管土钉墙支护具有更高的安全性及可靠性。

2）施工期间对基坑土体及周围建筑物的位移、沉降监测的及时性和变化信息的精确性，有利于及时采取相应措施，保证基坑施工和周围建筑物的安全。

3）预应力锚杆在每个施工面完成后，应进行4～6 d的养护期，再进入下一层施工面。不能超速超挖，然后用槽钢（2排）将钢筋锚杆锁定后再施加预应力，这样才能有效发挥预应力锚杆的支护作用。

4）从预应力锚杆的抗拔力试验来看，还没有施加预应力，锚杆抗拔力就已远远超过了设计值（还没有达到极限破坏值），说明钢筋土钉的抗拔力应该比钢管土钉的抗拔力要大，再施加预应力，则对整个基坑的支护具有更好的稳定性及安全性，本项目3万多平方米的基坑整体开挖至今已有半年之久，基坑变形状况良好，其作用是显而易见的。

5）该支护体系柔性好、自重轻，能承受较大变形，并具有良好的抗动荷载能力。施工期间噪音小、无振动，对周围环境干扰小，且施工便利。

［1］张雪，秦跃民.深基坑支护施工技术［J］.兰州工业高等专科学校学报，2003.

［2］李宏庆.深基坑土钉支护的工程实践［J］.山东建材，2006（04）.

［3］陈忠汉，等.深基坑工程［M］.北京：机械工业出版社，2002.