桩锚支护在长沙某深基坑中的应用

曲飞龙 张绍和 匡立新

（1.中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室，湖南 长沙410083；2.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙410083）

桩锚支护在长沙某深基坑中的应用

曲飞龙1,2张绍和1,2匡立新1,2

（1.中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室，湖南 长沙410083；2.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙410083）

对深基坑进行支护时，由于地质以及周围环境的复杂条件，单一支护方式往往无法满足基坑的变形与稳定性要求。桩锚支护凭借其造价低、不占用基坑内部空间、施工更为方便、用料省、对环境污染小等优点得到了广泛的应用。本文介绍了在长沙某深基坑工程中应用桩锚支护的实例，针对本基坑复杂的场地条件，根据规范要求对采用的桩锚支护进行了设计计算和稳定性分析验算,给出了桩锚支护在该基坑中的设计参数，并简要分析了实际计算结果与理正软件计算结果不同的原因，为今后的桩锚支护应用提供了宝贵经验。

桩锚支护；深基坑；设计参数；基坑设计

0 前言

目前，城市地下空间的开发越来越向纵深方向发展，基坑的深度也日趋增加。由于受到原有建筑物及周边环境的影响，建筑基坑有时无法采用放坡开挖方式，而且纯粹的排桩支护结构也逐渐不能满足深基坑支护的要求,因此，基坑支护问题显得愈加突出[1]。而随着桩锚支护结构有关理论与实践的不断发展，深基坑支护的许多难题得到了有效解决，本论文介绍了桩锚支护在长沙某深基坑的应用，为长沙地区的深基坑支护设计提供经验。

1 工程实例

1.1 工程概况

该基坑位于长沙市书院南路东侧，拟建南沿路南侧，交通十分方便。高层住宅楼结构类型为剪力，地下室为框架结构。基坑底设计开挖标高为50.00m，基坑开挖深度为9.0m。

1.2 工程地质条件

场地主要为湘江东岸低丘岗地，主要分布有5个工程地质层，现分述如下：

（1）人工填土：褐黄、褐红、灰褐色，主要由粘性土组成，夹20-30%的碎石、块石、建筑垃圾等硬杂质，稍湿-湿，近期堆填，结构松散，未完成自重固结。

（2）粉质粘土：褐黄色，结构较致密，捻面较光滑，干强度及韧性中等，稍湿，硬塑状。

（3）全风化泥质粉砂岩:褐红色，矿物成分已基本风化，岩心呈土柱状，岩质极软，岩块手捏即碎，原岩结构易辩，稍湿-湿，可塑-硬塑状。

（4）强风化泥质粉砂岩:褐红色，岩心破碎，多呈块状，短柱状，岩质极软，岩块手折即断，岩体质量等级指标属V类，极软岩，极破碎，该层中局部夹有砾岩。

（5）中风化泥质粉砂岩:褐红色，节理裂隙较发育，岩心较完整，多呈长柱状，岩质较软，岩块手可折断，岩体基本质量等级属V类，较软岩，较破碎。

1.3 水文地质条件

场地内地下水主要为粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中的孔隙潜水。因本场地内全风化泥质粉砂岩中含有较多泥质成分，故水量极贫乏。水位随季节变化，据地下水长观资料，长沙地区地下水位年度变幅2～4m，稳定地下水位埋深1.50～9.10m，水位标高51.08～58.60m。

1.4 支护方案

1.4.1 支护方案选择

本工程基坑支护根据工程特点(基坑轮廓（如图1）、埋深等)、土层性质、周边环境划分为4个支护区域。

1）基坑北侧与现有四层住宅楼相邻，且距离较近，采用桩锚支护结构；

2）基坑南侧同样与现有四层住宅楼相邻，且距离较近，采用桩锚支护结构；

3）基坑东侧周围没有建筑物，场地开阔，采用放坡，由于本论文主要涉及桩锚支护设计，因此在下面的介绍中不对放坡进行过多赘述；

4）基坑西侧靠近书院南路，道路下埋设大量地下管线，采用桩锚支护结构。

1.4.2 桩锚支护稳定机理

本基坑周围环境十分复杂，北侧与南侧均有四层居民楼，基坑西侧为书院南路，分析可知：整个支护体系在基坑侧壁土体对支挡结构的主动土压力Ea、支挡结构对基坑内部土体的被动土压力Ep、支挡结构与锚索之间的预压力F1以及周围建筑对支挡结构产生的附加力F2的作用下达到平衡。依据平衡受力分析得支护体系的平衡方程为：

1.5 设计计算

本基坑形状可视为四边形，计算方法类似，故以基坑西侧为例给出设计思路。王伟娟[2]结合工程实例给出了可供参考的设计理论。土压力的计算采用朗肯土压力理论，支护结构地面超载按实际产生的超载分布情况和强度计算。

1.5.1 桩体嵌入深度

计算方法采用等值梁法，等值梁法是一种简单实用的计算方法[3-6]。假设挡土墙前后的土压力都达到了极限平衡状态。人工挖孔桩及锚索设计参数如表1、2所示。

表1 人工挖孔桩参数

表2 锚索设计参数

1.6 支护止水、降水方案简述

场地内地下水主要为粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中的孔隙潜水。主要分布于粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中。只需在坑内采取设置排水沟和集水井，排除坑内积水。

2 稳定性验算

2.1 桩锚支护的整体稳定性验算

根据规范《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》使用条分法对桩锚支护的整体稳定性进行验算，以基坑西侧为例，根据公式：

计算得Ks=1.84＞1.3，所以桩锚支护的整体稳定性安全，计算其余各侧的稳定性系数均达到安全要求。

2.2 桩锚支护的抗隆起稳定性验算

图1 整体稳定性验算简图

图2 理正整体稳定性验算简图

2.3 小结分析

笔者算出基坑西侧桩锚支护整体稳定性系数为K=1.84，用理正软件算出最小稳定系数Kmin=2.88＞1.8，造成数值结果不同的原因主要是由于笔者在运用条分法计算稳定性系数时，是通过圆弧滑动面过基坑底进行计算（见图1），而理正软件计算使用的圆弧滑动面则是过桩底（见图2），因此造成了数值结果的差异。另外，由于过基坑底的圆弧滑动面经过的土层较经过桩底的土层强度低，导致在计算上间接地降低支护体系的强度和稳定性。

3 结语

针对本基坑复杂的施工条件，采用桩锚支护结构进行基坑支护，可有效控制基坑变形及减少地下空间的利用，并通过相关理论及规范进行了支护设计，对桩锚支护参数进行了设计计算，并利用理正软件进行了验算，结果与笔者计算结果基本相符。经规范验算及变形估算后，确定桩锚支护结构的适用性及设计参数的合理性。

［1］杨素春.深基坑支护技术及实例分析[J].地下空间，2001，21（5）：480-484.

［2］王伟娟.某深基坑桩锚支护结构的设计与监测分析[D].兰州：兰州理工大学，2011.

［3］李广信，李学梅.软點土地基中基坑稳定分析中的强度指标[J].工程勘察，2010,1:1-4.

［4］杨光华.深基坑开挖中多支撑支护结构的土压力问题[J].岩土工程学报，1998，6：113-115.

［5］程良奎，李象范.岩土锚固.土钉.喷射混凝土——原理.设计与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

［6］杨育文，袁建新.深基坑开挖中土钉支护极限平衡分析[J].工程勘察，1998，（6）：9-11.

［责任编辑：李书培］

曲飞龙(1991—)，男，汉族，硕士研究生，地质工程专业，中南大学。