张拉短桩与双排桩结合基坑支护方法的应用

陈治法，刘智荣

（1.北京市地质工程公司，北京 100039；2.西北综合勘查设计研究院，陕西 西安 710003）

1 工程概况

1.1 基坑情况

本工程基坑开挖深度11.35～14.05m，工程地质条件较好，不含潜水层。基坑安全等级为一级，基坑侧壁的重要性系数为1.1。

1.2 场地情况

基坑东侧为现有地下车库及地下热力站，两栋建筑物的基础底板埋深均比拟施工的基坑槽底深。地下热力站距离拟开挖基坑边坡约8m，原基坑支护为桩锚支护，地下车库距离拟开挖基坑边坡约2.5m，原基坑支护方式为复合土钉墙，桩、锚杆、土钉位置可通过存档图纸查阅确定；基坑四周均有地下管线。

基坑南侧为拟建综合办公楼南侧单体，在原有建筑物基础上进行改扩建，距新开挖基坑边坡约6m远有地下室，地下室埋深约5.6m。基坑施工时该侧先开挖2.7m，然后进行基坑支护桩的施工。基坑西侧为公园，不具备放坡施工工作面。基坑北侧距基坑约18m远为住宅楼，有两层地下室，地下室埋深约6.0m。

针对以上场地条件综合分析，基坑开挖时无放坡面，基坑南、西、北三侧边坡均采用桩锚支护方式，但基坑东侧的地下建筑临近拟施工的基坑边坡且结构埋深与本基坑相近，没有做预应力锚杆的空间，为此工程解决的重点。其他部位的地下建筑离基坑较远，且结构埋深较浅，可通过计算，调整预应力锚杆的角度和设置位置，避免对地下建筑产生影响，故不影响本基坑的桩锚施工。

1.3 采用的基本支护方式

基坑边坡采用桩锚支护方式，整个基坑采用5个剖面进行支护，护坡桩直径800mm，间距1600mm。护坡桩之间挂SEM2260型钢板网，喷射混凝土进行保护，喷射混凝土强度等级为C20，喷射厚度为50mm。钢板网采用以下方法固定在护坡桩上：Φ8的膨胀螺栓固定在护坡桩上，竖向间距1.0m，同时在两桩间打 U 型卡 （Φ16钢筋），长200mm，宽300～500mm。基坑南、西、北侧设置两排锚杆。支护桩、锚杆长度根据不同的剖面在进行理论计算后，进行设置。基坑平面布置图如图1所示。

2 工程特点、难点及对策

根据综合分析，本工程基坑支护整体采用桩锚支护形式，东侧基坑边线距地下车库距离仅2.5m；与地下热力站距离仅为8m，结构埋深均与本基坑相近。另外，在地下车库、热力站与基坑东侧边坡之间，有新建的热力管构，其内放置重要的热力及空调水管线，是本地区的热力、空调的大动脉。地下车库和地下热力站均为新建永久建筑，不能受到破坏影响。受其原有支护结构的影响，无法按桩锚方式进行施工。

图1

经专家论证后，建议地下车库部分做张拉短桩与基坑支护桩（悬臂桩）相连。即在基坑以外的一定距离，地下建筑物顶板之上，设置一根短桩，通过张拉连梁使其与支护桩（悬臂桩）顶部的冠梁连接，对支护桩的悬臂段进行拉结，保证桩后的土体不向基坑内倾覆。由于地下车库与拟施工基坑之间的土体仅有2.5m宽，且地下车库埋深同拟开挖基坑深度相近，该部分土体的侧压力按有限宽度土体进行计算。通过理论计算，该支护方式完全能够满足设计要求。

地下热力站部分距离拟施工的基坑边坡距离为8.0m。该部分土体的侧压力按有限宽度土体进行计算后，采用悬臂桩＋张拉短桩的方式无法满足设计要求。由于原支护结构的支护桩保存完好，通过张拉连梁使其与新建基坑的支护桩顶部的冠梁连接，采用双排桩支护方式进行计算后，能够满足基坑支护要求。

3 护坡方案设计

设计时，应考虑到护坡方案要科学合理，因地制宜，切实可行，确保深基坑边坡安全可靠；护坡工程要充分考虑到其经济合理性等要求。

根据本工程特点，基坑南、西、北三侧边坡采用普通桩锚支护的支护形式。

针对基坑东侧有地下车库和地下热力站，支护设计如图2、3所示。

4－4剖面（图2）：基坑东侧，与现有地下车库相邻，基坑深度14.05m，直径800mm支护桩，距离支护桩约7.0m远处设置张拉短桩，通过张拉连梁与支护桩（悬臂桩）相连。

5－5剖面（图3）：基坑东侧，与现有地下热力站相邻，基坑深度14.05m，直径800mm支护桩，原有基坑支护桩距离新建基坑支护桩约7.0m远，通过连梁将两排支护桩相连，形成双排桩支护结构。

4 4－4和5－5剖面张拉短桩施工方法

4.1 4－4剖面施工方法

4－4剖面为基坑东侧边坡与已有地下车库结构相连接处，地下车库埋深为13.35m，其上覆土厚度为2.9m。该剖面采用单排桩支护，护坡桩采用直径800mm，间距1600mm的钢筋混凝土灌注桩。同时，在距离护坡桩10m处，施工短桩，直径1000mm，长度2m。通过张拉连梁使其与支护桩（悬臂桩）顶部的冠梁连接，其剖面布置如图2所示。

4.2 5－5剖面施工方法

图2

图3

5－5剖面为基坑东侧边坡与已有地下热力站相连接处，该地下热力站埋深为14.85mm，其上覆土厚度为2.7m。该剖面采用双排桩支护，新开挖基坑支护桩（前排桩）采用直径800mm、间距1600mm的钢筋混凝土灌注桩。同时，利用地下热力站施工时的基坑支护桩（直径800mm，间距1600mm，桩长18m）作为后排桩，形成双排桩支护结构。其剖面布置如图3所示。

5 基坑监测的必要性

基坑工程施工及地下结构施工期间，应对基坑支护结构受力和变形、周边建筑物、重要道路及地下管线等保护对象进行系统地监测。通过监测，可以及时掌握基坑开挖及施工过程中支护结构的实际状态及周边环境的变化情况，做到及时预报。为基坑边坡和周边环境的安全与稳定提供监控数据，防患于未然；通过监测数据与设计参数的对比，可以分析设计的正确性与合理性，科学合理地安排下一步工序，必要时及时修改设计方案，使设计更加合理，施工更加安全。

本工程的基坑监测内容包括：邻近建筑物、道路与管线等的沉降、倾斜、裂缝与水平位移；支护结构水平位移。

6 结语

因现在城市土地利用率提高，新建工程的周围经常会出现永久地下建筑物。如何在不影响周围地下建筑正常施工和结构安全的前提下，保证新建工程基坑的安全、稳定以及造价的经济性，基坑支护方法不能仅仅局限于现有的桩锚、土钉、地下连续墙等常规做法，更多的新方法、节约成本的好方式都会不断应运而生。通过本文中张拉短桩的应用，给建筑界的同行们一些启发。希望在保证安全、降低成本的共同目标下，有更多的好方法能够得到应用和推广。