双排桩+锚杆支护在紧邻既有高层建筑基坑中的应用

谢荣昌　纪凡季　张怀文

摘要：紧邻既有高层建筑的深基坑支护工程的设计与施工，既要保证支护结构的安全稳定，又要控制既有建筑及周围土体的变形。文章结合具体工程实例分析了实际监测数据，证明了双排桩桩锚支护体系在此类紧邻既有高层建筑深基坑支护工程中的适用性，为同类工程的方案设计与施工提供参考。

关键词： 双排桩；锚杆支护；既有建筑；基坑支护；高层建筑；支护结构 文献标识码：A

中图分类号：TU463 文章编号：1009-2374（2015）01-0063-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0032

目前，在我国大中型城市，基坑支护面临的问题越来越多，基坑支护形式也随之越来越多样化，其中一个重要的原因就是基坑四周已建或在建高大建筑物密集或紧靠重要市政设施。做好一个项目不但要确保本身基坑稳定，更要保证周边既有建筑的安全和正常使用。这一日趋突出的问题给支护设计和施工带来了很多困难，岩土工程师们一直在摸索各种既可以保证周边建筑安全和正常使用，又能够尽量经济、合理的支护选型方案。

双排桩支护目前已经广泛应用于变形控制较高的基坑支护工程中，双排桩通过刚性连梁将平行的两排桩进行连接，侧向刚度较高，具有控制变形能力强和施工工艺相对简单的特点，避免了大面积基坑设置内支撑造价高、工期慢、施工难度大的缺点。而桩锚支护体系由于其安全系数较高，已经从20世纪90年代开始广泛应用于深基坑支护工程中。双排桩+锚杆支护体系结合了以上两个优点，在解决既要保证紧邻既有高层建筑的基坑支护结构的整体安全稳定，又要严格控制既有建筑的变形问题上具有很好的适用性。本文通过一个紧邻既有高层建筑基坑采用双排桩桩锚支护体系的工程实例，对基坑支护结构和既有高层建构筑物的监测结果进行统计分析，进一步对其适用性进行了论证。

1 工程实例

1.1 工程概况

拟建主楼为地上13～16层，地下4层，筏形基础。拟建工程基坑东南角位置处距离基坑上口线约6.0m为一既有高层建筑，其地上21层，地下2层，地下室基础整体埋深约8.0m，北侧地下室底板外挑长度1.50m，西侧局部地下室基础埋深为10.0m。拟建基坑深度为16.5m，比既有建筑基础深6.5～8.5m。

1.2 工程地质和水文地质条件

拟建场地地貌上属于永定河冲洪积扇的中上部，地形比较平坦。

基坑支护涉及土层物理力学参数如表1所示：

表1 基坑支护涉及土层物理力学参数统计表

土层类型 层厚（m） 重度（kN/m3） 粘聚力（kPa） 内摩擦角（°）

素填土 2.78 18.9 10 10

粘质粉土 2.75 20.1 15 22

粉质粘土 2.5 20.2 30.6 15.9

粉质粘土 5.7 20.2 15 25

粘土 4.9 18.9 48.5 8.5

中砂 2.7 20.0 0 34

卵石 10.5 25.0 0 45

勘察钻探深度范围内观测到两层地下水，具体水位观测情况见表2：

表2 地下水位观测情况一览表

地下水

类型 稳定水位深度 （m） 稳定水位标高

（m）

潜水 6.20～6.60 42.44～42.91

层间水 27.40～27.80 21.27～21.71

第一层地下水类型为潜水，主要含水层为粘质粉土层，主要补给来源为大气降水和地下径流，主要排泄方式为蒸发及侧向径流。

第二层地下水为层间水，含水层为卵石层，主要补给来源为侧向径流，主要排泄方式为侧向径流。

2 双排桩基坑支护方案

既有高层建筑的地下室结构外墙与后排桩外皮之间的距离为2.0m，基坑支护结构的设计采用双排桩+锚杆支护体系，其支护结构平面及剖面如图1和图2所示：

图1 基坑支护平面布置示意图 图2 基坑支护剖面示意图

3 施工技术要点

由于本支护结构施工时紧邻既有建筑，其施工时必须注意施工工序和几个质量控制关键点，以保证在主要的护坡桩和锚杆支护结构施工时不会对既有建筑产生较大的影响，尤其要严格控制支护施工对既有建筑的变形影响。

3.1 施工工序

护坡桩施工，剔桩头，降水井施工，冠梁、内支撑、连梁及顶板施工，锚杆及桩间土施工。

3.2 前后排护坡桩施工技术要点

由于锚杆施工需通过前后两排护坡桩桩间，如前后排护坡桩桩位偏差较大，锚杆施工将很困难，所以双排桩的控制要点之一是保证桩间锚杆施工空间。为此，需要控制如下三个要点：（1）精确测量定位，钻机定位时应对准孔位，采用十字线法，反复校核，保证桩点的准确性；（2）成孔过程中注意钻杆垂直度，钻机要保证稳定，经常对钻机进行校核，确保成孔垂直度；（3）严格控制泥浆各项指标，缩短钻孔等待灌灰时间，防止出现塌孔情况。

3.3 锚杆施工技术要点

由于锚杆钻孔时会对既有建筑基础产生扰动，所以要按照以下三点进行锚杆施工，以减少锚杆施工对既有建筑的影响：（1）采用性能较好的英格索兰双套管锚杆钻机成孔，控制成孔质量，减少对孔壁的扰动；（2）施工时，采用“隔孔跳打”的方式，降低既有建筑发生沉降的可能；（3）锚杆均采用二次劈裂注浆，增强锚杆浆体强度。

3.4 施工过程中既有建筑监测要求

在基坑土方开挖前即应对紧邻的既有高层建筑变形情况进行监测，尤其在护坡桩和锚杆施工期间。在基坑土方开挖后应严格按照《建筑基坑工程监测技术规范》的监测项目、频率和预警值等进行监测和分析，如出现异常还应该加大监测频率。endprint

4 监测结果及分析

4.1 监测点布置

监测点布置如图3和图4所示：

图3 双排桩支护结构坡顶水平及竖向位移监测点平面布置图

图4 既有建筑沉降监测点平面布置图

4.2 基坑坡顶水平位移随时间变化曲线

基坑坡顶水平位移随时间变化曲线如图5所示：

图5 图6

4.3 基坑坡顶竖向位移随时间变化曲线

基坑坡顶竖向位移随时间变化曲线如图6所示。

4.4 基坑前排桩桩身各位置位移随时间变化曲线

基坑前排桩桩身各位置位移随时间变化曲线如图7所示：

图7 图8

4.5 基坑后排桩桩身各位置位移随时间变化曲线

基坑后排桩桩身各位置位移随时间变化曲线如图8所示。

4.6 既有建筑沉降随时间变化曲线

既有建筑沉降随时间变化曲线如图9所示：

图9 图10

4.7 既有建筑倾斜随时间变化曲线

既有建筑倾斜随时间变化曲线如图10所示。

从监测结果可知，基坑坡顶水平位移最大值小于20mm；基坑坡顶竖向位移最大值小于5mm；前排桩桩身最大变形值小于20mm，前排桩桩顶最大水平位移小于17mm，略小于基坑坡顶水平位移；后排桩桩身最大变形值小于20mm，后排桩桩顶最大水平位移小于16mm；既有建筑临近基坑侧的监测点随基坑土方开挖呈下沉趋势，远离基坑侧（约35m）的监测点呈微隆起趋势，基坑开挖施工期间各点的变化速率较大，在基坑开挖至槽底后各点的变形速率较小，开挖至槽底一个月以后基本趋于稳定；根据既有建筑各沉降点监测结果，可知建筑主要发生的是向基坑侧的倾斜，其倾斜最大值小于35mm。以上各个项目监测值和施工过程中各监测项目的变化速率均小于《建筑基坑工程监测技术规范》中的预警值，证明了双排桩+桩锚支护体系可以控制支护结构周围土体和既有建筑的变形。

5 结语

本文通过一个成功的工程实例证明了双排桩桩锚支护体系在紧邻高层建筑基坑支护工程中的适用性。从本工程各项监测数据可以看出，双排桩桩锚支护体系对控制基坑支护结构周围土体的水平位移、竖向位移、既有建筑物的沉降和既有建筑倾斜的效果都较好，均满足规范要求。这说明双排桩桩锚支护体系可以结合双排桩结构侧向刚度大、控制变形能力强和桩锚支护体系安全系数高的两个优点，解决紧邻高层建筑基坑需同时满足保证基坑稳定性和控制既有建筑变形两方面的要求。希望本工程得到的工程经验和监测数据可以为类似工程的基坑支护设计方案选型和控制双排桩桩锚支护结构施工质量等提供借鉴，并能够为今后双排桩+锚杆支护体系的理论研究提供一些参考。

参考文献

[1] 建筑基坑工程技术规程（JGJ120-2012）[S].

[2] 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）[S].

[3] 吴刚，白冰.深基坑双排桩支护结构设计计算方法研究[J].岩土力学，2008，10（10）.

[4] 杨德健，王铁成.双排桩支护结构优化设计与工程应用研究[J].工程力学，2010，12（增刊Ⅱ）.

[5] 应宏伟.双排桩支护结构的计算方法研究及工程应用[J].岩土力学，2007，6（6）.

[6] 初振环，陈鸿，王志人，陈发波.紧邻地铁车站基坑双排桩支护结构性状分析[J].岩土工程学报，2012，11（增刊）.

作者简介：谢荣昌（1984—），男（蒙古族），内蒙古突泉人，中航勘察设计研究院有限公司工程师，硕士。

（责任编辑：黄银芳）endprint

4 监测结果及分析

4.1 监测点布置

监测点布置如图3和图4所示：

图3 双排桩支护结构坡顶水平及竖向位移监测点平面布置图

图4 既有建筑沉降监测点平面布置图

4.2 基坑坡顶水平位移随时间变化曲线

基坑坡顶水平位移随时间变化曲线如图5所示：

图5 图6

4.3 基坑坡顶竖向位移随时间变化曲线

基坑坡顶竖向位移随时间变化曲线如图6所示。

4.4 基坑前排桩桩身各位置位移随时间变化曲线

基坑前排桩桩身各位置位移随时间变化曲线如图7所示：

图7 图8

4.5 基坑后排桩桩身各位置位移随时间变化曲线

基坑后排桩桩身各位置位移随时间变化曲线如图8所示。

4.6 既有建筑沉降随时间变化曲线

既有建筑沉降随时间变化曲线如图9所示：

图9 图10

4.7 既有建筑倾斜随时间变化曲线

既有建筑倾斜随时间变化曲线如图10所示。

从监测结果可知，基坑坡顶水平位移最大值小于20mm；基坑坡顶竖向位移最大值小于5mm；前排桩桩身最大变形值小于20mm，前排桩桩顶最大水平位移小于17mm，略小于基坑坡顶水平位移；后排桩桩身最大变形值小于20mm，后排桩桩顶最大水平位移小于16mm；既有建筑临近基坑侧的监测点随基坑土方开挖呈下沉趋势，远离基坑侧（约35m）的监测点呈微隆起趋势，基坑开挖施工期间各点的变化速率较大，在基坑开挖至槽底后各点的变形速率较小，开挖至槽底一个月以后基本趋于稳定；根据既有建筑各沉降点监测结果，可知建筑主要发生的是向基坑侧的倾斜，其倾斜最大值小于35mm。以上各个项目监测值和施工过程中各监测项目的变化速率均小于《建筑基坑工程监测技术规范》中的预警值，证明了双排桩+桩锚支护体系可以控制支护结构周围土体和既有建筑的变形。

5 结语

本文通过一个成功的工程实例证明了双排桩桩锚支护体系在紧邻高层建筑基坑支护工程中的适用性。从本工程各项监测数据可以看出，双排桩桩锚支护体系对控制基坑支护结构周围土体的水平位移、竖向位移、既有建筑物的沉降和既有建筑倾斜的效果都较好，均满足规范要求。这说明双排桩桩锚支护体系可以结合双排桩结构侧向刚度大、控制变形能力强和桩锚支护体系安全系数高的两个优点，解决紧邻高层建筑基坑需同时满足保证基坑稳定性和控制既有建筑变形两方面的要求。希望本工程得到的工程经验和监测数据可以为类似工程的基坑支护设计方案选型和控制双排桩桩锚支护结构施工质量等提供借鉴，并能够为今后双排桩+锚杆支护体系的理论研究提供一些参考。

参考文献

[1] 建筑基坑工程技术规程（JGJ120-2012）[S].

[2] 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）[S].

[3] 吴刚，白冰.深基坑双排桩支护结构设计计算方法研究[J].岩土力学，2008，10（10）.

[4] 杨德健，王铁成.双排桩支护结构优化设计与工程应用研究[J].工程力学，2010，12（增刊Ⅱ）.

[5] 应宏伟.双排桩支护结构的计算方法研究及工程应用[J].岩土力学，2007，6（6）.

[6] 初振环，陈鸿，王志人，陈发波.紧邻地铁车站基坑双排桩支护结构性状分析[J].岩土工程学报，2012，11（增刊）.

作者简介：谢荣昌（1984—），男（蒙古族），内蒙古突泉人，中航勘察设计研究院有限公司工程师，硕士。

（责任编辑：黄银芳）endprint

4 监测结果及分析

4.1 监测点布置

监测点布置如图3和图4所示：

图3 双排桩支护结构坡顶水平及竖向位移监测点平面布置图

图4 既有建筑沉降监测点平面布置图

4.2 基坑坡顶水平位移随时间变化曲线

基坑坡顶水平位移随时间变化曲线如图5所示：

图5 图6

4.3 基坑坡顶竖向位移随时间变化曲线

基坑坡顶竖向位移随时间变化曲线如图6所示。

4.4 基坑前排桩桩身各位置位移随时间变化曲线

基坑前排桩桩身各位置位移随时间变化曲线如图7所示：

图7 图8

4.5 基坑后排桩桩身各位置位移随时间变化曲线

基坑后排桩桩身各位置位移随时间变化曲线如图8所示。

4.6 既有建筑沉降随时间变化曲线

既有建筑沉降随时间变化曲线如图9所示：

图9 图10

4.7 既有建筑倾斜随时间变化曲线

既有建筑倾斜随时间变化曲线如图10所示。

从监测结果可知，基坑坡顶水平位移最大值小于20mm；基坑坡顶竖向位移最大值小于5mm；前排桩桩身最大变形值小于20mm，前排桩桩顶最大水平位移小于17mm，略小于基坑坡顶水平位移；后排桩桩身最大变形值小于20mm，后排桩桩顶最大水平位移小于16mm；既有建筑临近基坑侧的监测点随基坑土方开挖呈下沉趋势，远离基坑侧（约35m）的监测点呈微隆起趋势，基坑开挖施工期间各点的变化速率较大，在基坑开挖至槽底后各点的变形速率较小，开挖至槽底一个月以后基本趋于稳定；根据既有建筑各沉降点监测结果，可知建筑主要发生的是向基坑侧的倾斜，其倾斜最大值小于35mm。以上各个项目监测值和施工过程中各监测项目的变化速率均小于《建筑基坑工程监测技术规范》中的预警值，证明了双排桩+桩锚支护体系可以控制支护结构周围土体和既有建筑的变形。

5 结语

本文通过一个成功的工程实例证明了双排桩桩锚支护体系在紧邻高层建筑基坑支护工程中的适用性。从本工程各项监测数据可以看出，双排桩桩锚支护体系对控制基坑支护结构周围土体的水平位移、竖向位移、既有建筑物的沉降和既有建筑倾斜的效果都较好，均满足规范要求。这说明双排桩桩锚支护体系可以结合双排桩结构侧向刚度大、控制变形能力强和桩锚支护体系安全系数高的两个优点，解决紧邻高层建筑基坑需同时满足保证基坑稳定性和控制既有建筑变形两方面的要求。希望本工程得到的工程经验和监测数据可以为类似工程的基坑支护设计方案选型和控制双排桩桩锚支护结构施工质量等提供借鉴，并能够为今后双排桩+锚杆支护体系的理论研究提供一些参考。

参考文献

[1] 建筑基坑工程技术规程（JGJ120-2012）[S].

[2] 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）[S].

[3] 吴刚，白冰.深基坑双排桩支护结构设计计算方法研究[J].岩土力学，2008，10（10）.

[4] 杨德健，王铁成.双排桩支护结构优化设计与工程应用研究[J].工程力学，2010，12（增刊Ⅱ）.

[5] 应宏伟.双排桩支护结构的计算方法研究及工程应用[J].岩土力学，2007，6（6）.

[6] 初振环，陈鸿，王志人，陈发波.紧邻地铁车站基坑双排桩支护结构性状分析[J].岩土工程学报，2012，11（增刊）.

作者简介：谢荣昌（1984—），男（蒙古族），内蒙古突泉人，中航勘察设计研究院有限公司工程师，硕士。

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