高层楼群临近基坑开挖管锚支护设计研究

李禄　吴明雷

【摘要】研究高层楼群临近基坑开挖管帽支护设计，对基坑开挖造成的风险进行了详细阐述，介绍了几种常见的管锚支护方式，并从结构选择、管锚支护方案设计和施工检测等方面对高层楼群临近基坑开挖管锚支护设计进行了讨论。

【关键词】高层楼群；管锚支护

城市规模不断扩大，高层建筑建设规模不断增大，城市空间逐渐狭窄，楼群之间的安全距离越来越短，在临近楼群位置开挖管锚支护给周围建筑的安全造成了一定的影响，并且已建楼层会对地质特征产生一定的影响，支护设计需要对楼群产生的影响充分考虑，才能保证支护的安全性。

一、基坑开挖造成的风险

基坑开挖过程可能会造成底层扰动，从而对周围建筑物产生很大影响，如果不能有效处理，可能会造成基坑垮塌甚至于建筑物倒塌等问题，需要对基坑开挖造成的影响进行充分研究分析。

（一）基坑开挖导致建筑倒塌

基坑开挖导致的建筑倒塌不是偶然发生的。主应力在桩和高层建筑交接位置集中，施工逐渐进行，推土下方产生了就较大的主应力，并且主应力矢量出现了变化，导致桩和建筑建筑位置以及基坑下方和堆土上方均产生了很大位移，达到材料的强度极限并最终造成破坏。基坑开挖逐渐加深，堆土和基坑之间产生了吗明显的滑动，导致桩基倾斜，上部机构倾斜逐渐加速，堆土本身的滑动导致动力水平作用在房屋基础上，楼房水平位移增加，堆土另一面滑动面产生，最终导致楼房倒塌。

（二）基坑开挖造成地面塌陷

地面塌陷主要作用机理是基坑整体失稳坑底上隆，导致围墙倾斜，钢支撑和围护结构连接刚度不大，堆成两侧轴力不在同一条线上，导致钢支撑容易在载荷作用下失稳。基坑开挖主要是由于地下连续墙深度不够导致的。钢支撑技术要求不严格同样是造成这种问题的重要原因，施工过程中没有对钢支撑和地下连续墙预埋件的焊接工程进行严格的控制，很多工程中忽略了焊接施工，导致局部地下连续墙侧向位移过大，最終导致支撑结构的整体失稳。

（三）基坑开挖导致临近建筑物破坏

基坑开挖造成的临近建筑物破坏主要是连续墙底部、基坑底部的基坑塌陷导致的位移过大造成的。连续墙深入不够，会导致基坑两侧和道路下方以及河流下方形成滑动面，最终造成基坑边壁的整体失稳。

二、几种管锚支护形式

（一）土钉-支护结构

通过基坑上方放坡处理避免了基坑边壁出现的局部破坏，但是会导致一个潜在滑动面的出现，说明这种支护方式并不能获得比较理想的边壁稳定性。

（二）土钉-放坡支护

分析基坑边壁强度折减云图和位移矢量分布图，发现基坑上部采取放坡处理能够减小对基坑边壁的破坏，但是同样存在一个明显的潜在滑动面，限制了这类支护的基坑开挖深度，并且要求周围场地应该比较宽阔。

（三）上部采用土钉-放坡，下部采用支护桩-锚杆复合支护

上部放坡，下部采用锚杆支护，能够将基坑边壁滑动面穿过支护结构，限制土体滑动，但是这种作用在超深基坑中不显著。

（四）上部土钉-放坡，下部支护桩-锚杆-内撑复合支护

这一类别支护结构加内撑之后能够将滑裂面传递给深部单元体和稳定单元体，协同控制边坡稳定性，条件允许情况下可使用加内撑复合支护结构，适用于资金充足并且开挖深度很深的情况。

三、高层楼群临近基坑管锚支护

（一）基坑开挖

采用土方分层开发组织形式，锚杆施工和土方开挖交叉进行。严禁超过设计深度，采取措施，避免开挖过程中造成对支护结构和工程桩以及基地原状土的扰动。一旦出现异动，应该停止开挖，调查原因并制定措施着手解决，才能够继续施工。

（二）开挖支护

1.支护结构方案

粘性土、粉质粘土等强度较高的地基，基坑深度6m以下，应该采用放坡开挖或者悬臂桩墙支护。使用土钉支护如果地下水位较高，可采取降水措施，施工防渗墙，也可以使用锚杆桩墙支护方案，锚杆层数不适宜超过4层。淤泥质或者饱和粘性土软弱地基深度在7m以下，如果仅考虑边坡稳定性，可优先使用水泥搅拌桩等重力式支护方法，基坑深度较大时可以施工地下连续墙，也可以使用拟作法施工。防渗止水要求很高时护桩间土体使用高压旋喷注浆方式进行防渗加固，使用地下连续墙施工或者沉井法施工方案也比较合理。大型基坑工程采用中央开挖法、开槽施工等方案比较合理，并且不同边坡的支护方法也不同。

2.管锚支护结构设计

（1）喷射砼

清理坡面，保证坡面清洁、平整，放坡段土锚挂网喷射60-80mm砂浆，桩立面挂网喷射40-60mm砂浆，保证桩间土稳定。按照水泥：砂子=1：4配合比拌制混凝土，喷射，中砂粗砂细度模数应该在2.5以上，控制含水率在5%-7%。

（2）钢管护坡桩

选择钢管专用打管机，直径159*6mm规格无缝钢管，按照要求确定孔径、孔斜，按照国家和行业标准进行施工。

（3）锚杆施工

锚杆施工需要进行预钻，便于进行钻进深度和注浆参数的调整， 检查锚杆材料出厂合格证，使用浆液采用纯水泥浆，使用32.5级水泥用作注浆材料，注浆压力控制在2.0-3.0MPa，使用垫板进行上下槽钢连接。

（三）施工检测

施工检测的主要工作内容是支护结构顶部水平位移和沉降以及支护结构变形，预测点需要布置在基坑四侧，并且每条边至少要2个观察点，观察边坡沿着基坑深度方向的位移变化以及附近地表、路面变形、开裂以及建筑物状态观察等。

施工开挖中需要对最大水平位移和基坑开挖深度比值进行控制，不能大于0.40%并且最大位移量不能超过30mm，基坑开挖边顶线2m范围内沉降值控制在3%以下，基坑开挖边顶线2m范围内总沉降量控制在40mm以内。

结束语

我国经济建设逐渐加快，城镇化程度达到了一个前所未有的水平，城市空间逐渐拥挤，使建筑施工对周边建筑产生的影响成为了不能忽视的问题，在基坑开挖过程中，紧邻高层楼群的开挖将会对临近建筑产生影响，并且基坑自身开挖难度也比较大，需要采取合理有效的开挖管锚支护方案，才能够真正保证周围楼群的安全，提高支护的稳定性。

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