桩锚支护体系在成都深基坑工程中的应用

郑健　张雷

摘 要：本文简要介绍了成都某深基坑工程案例，应用桩锚支护体系有效处理了基坑所临近住宅区与交通要道的施工支护问题。具体阐述了支护体系的设计方案，并详细分析了桩锚支护体系的设计与计算过程，其中具体就包括了对计算参数的确定、结构计算、锚杆计算以及腰梁计算等内容。

关键词：深基坑；桩锚支护；支护结构；应用

中图分类号：TU75 文献标识码：A

锚桩支护体系作为一种可适用于复杂环境下的基坑支护技术，目前已经被越来越多地应用到了深基坑工程施工中，并且体现出了十分优异的经济型与安全性。

一、工程概况

该工程项目位于成都市商业中心区，地上34层，地下3层，基坑开挖深度17.0m，拟选用筏板为基础，在基坑东南侧有8层与4层建筑各一栋，西南侧有6层与3层建筑各一栋，均为早期国企的家属住宅楼；而在另两侧则布设大量的市政管线。附近住宅楼均基础均为预制桩，桩基埋深7.5m。现有建筑边界与基坑开挖水平线相距最短处仅为2.1m。

二、支护体系方案设计

整个基坑基本为方形结构，其中东西长约为62m，南北宽为52m，共计周长约为232m，基坑深17.0m。周边相邻有住宅楼、市政道路及管网设施。受制于场地条件限制，在进行施工开挖前需针对周边地形情况加以密切控制，并且掌握好施工工期。结合以上各项因素，并考虑到实际的施工场地情况，做出如下设计方案：（1）在与住宅楼相邻近的一侧基坑，鉴于已有建筑楼因此要加强对地质变形量的严格控制，采取人工方式进行孔桩挖掘，并增加两道预应力锚索予以支护。在临近市政管线一侧，其孔桩挖掘及预应力锚索支护方式同住宅楼侧完全一致。（2）对于各锚桩间的支护均应用挂钢筋网喷射混凝土，并且采取止水帷幕。（3）在针对临近住宅楼一侧的首道锚索在开展支护作业前，在实际开挖过程当中需依据实时监测结果不断进行调整，若在临近建筑物亦或是地坪变形过大之时，便应当在局部及时增加注浆锚杆，以避免地面发生开裂现象。

三、桩锚支护体系设计与计算

（一）设计参数

具体的设计参数包括有：

（1）在临近住宅楼一侧的维护桩选用φ1200mm@2500mm 人工挖孔桩，钢筋混凝土护壁厚度为155mm，长度为20.6m，嵌固段为5.2m，桩主筋为18φ25mm以及箍筋φ8mm @200mm。

（2）鉴于基坑深度较大，且附近有住宅楼及市政管线因此对于变形控制也有着较高的要求，由桩竖向设置锚索共两道，其间隔距离为2.1m，桩与锚一一对应；垂直向深度应控制在-8m与-11m位置。锚索及围护桩之间设置钢腰梁两根；各桩体之间选用挂钢筋网进行混凝土喷射封闭。

（3）将锚孔直径确定为135mm，俯角15.5°，拉杆选用4φ15.25mm锚索；注浆材料为425标号水泥砂浆，水灰比0.4～0.5，强度级别不小于M25。

（4）为提升各桩体的统一性，可于桩顶处设置冠梁（1505mm×745mm），选用15mmφ17.5mm主筋，箍筋为φ8mm@200mm。

（二）支护体系计算

在支护体系计算方面主要以临近住宅楼一侧的变形控制为例来展开分析。

1.计算参数

场地地层与计算参数见表1。

2.结构计算

桩锚体系结构选用逐层开挖锚拉力不变计算假定，依据2层弹性支点方法来予以计算处理，其计算模式如图1所示。

挖孔状长度取20.6m，嵌固段处于砂卵石层内，长度为5.1m，基坑侧壁关键性系数取1.2。综合现场施工状况，两道锚索各自设置于-8m与-11m处，依据测算结果即水平力设计值依次取值：

首道锚索M1：Td1=367.6×1.2×2.1=926.352kN

二道锚索M2：Td2=281.1×1.2×2.1=708.372kN

基坑抗倾覆稳定系数kq即为：

符合于标准规范。其中Eak代表桩后主动土压力和；ak代表和Eak合力相对于弯矩零点处的力臂；Epk代表桩前被动土压力综合，bk代表和Epk合力相对于弯矩零点处的力臂；Tdi代表水平支撑例，ai代表各道水平支撑力相对于弯矩零点处的力臂。

对于基坑整体看风格化稳定性于最危险滑面后予以计算处理，即有：

符合标准规范。其中Wi代表第i条块的重量值；α代表在第i条块之时其滑面的倾角值；Ci代表第i条件滑面内聚力值；Li代表第i条块滑面长度值。

3.锚杆计算

（1）锚杆截面积

以首道锚索举例说明，可将其水平拉力设计为810kN。

锚杆截面计算即为：

在上述公式中，Td1代表水平支撑力；fy代表钢绞线抗拉强度；θ代表锚索俯角。

锚索拉杆选用φ15.3mm钢绞线，根数n=450.5/（1/4× 3.15×15.2?）≈2.76根。

抗拉选用4φ15.33mm钢绞线，安全系数为1.64。

（2）锚杆长度

对其长度进行计算可采用如下公式：

在上述公式中，la代表锚固段长度；γs代表锚杆轴杆受拉抗力分项系数；Nμ代表锚杆所能够承载的力；d代表锚孔直径；qsk代表地层和锚固体粘结强度，通常由现场验证选取。

4.腰梁计算

现有桩锚支护体系的案例破坏情况显示：因锚杆承载能力亦或是桩体强度偏小而造成围护出现失效的状况极少出现；而由于桩锚连接体系出现故障而造成桩体侧向荷载难以有效传导至地层内部而致使支护体系损毁的情况相对较少发生。

鉴于此，应当就加强对桩锚连接处的精确设计与计算处理。在本次设计当中采取了如图2所示的腰梁方式，其中每一道锚索端部均选用了两根槽钢来作为腰梁；以205mm×205mm，厚21mm的方形钢垫板和两槽钢予以焊接，之后再外接张拉锚具。将焊缝高度控制在>8mm的程度。

结语

总而言之，在开展桩锚支护体系设计时应当结合现场调查，广泛搜集地下涉及邻近建筑资料，并就基坑附近的工程狀况加以全面了解及分析的前提下来开展方案设计，从而可达到较好的稳定性与安全性。

参考文献

[1]罗永忠.土建基础施工中的深基坑支护施工技术研究[J].价值工程，2014（20）：94-95.

[2]李柏生，张浩龙，朱彦鹏，等.深基坑桩锚支护结构设计参数分析[J].兰州理工大学学报，2013，39（1）：109-114.