探析在基坑工程中预应力悬臂支护结构的应用分析

杜跃萍

摘 要：在当前城市工程建设中，遇到的地质条件越来越复杂，基坑开挖的深度也在不断增加。在一些深基坑工程中，对支护技术的应用有着极高的要求。本文将结合实际案例对基坑工程中预应力悬臂支护结构的应用进行分析，希望可以为此类工程实践的开展提供一定的参考借鉴。

关键词：基坑工程 预应力 悬臂支护结构

一、引言

我国城市化水平日益提高，除了新城区的建设之外，针对老城区的改造工作也在同步推进。目前，老城区地下空间的利用程度不断提高，而建设场地的环境条件也变得更加复杂。对于一些基坑开挖深度较大的工程，比较适用悬臂排桩支护体系，但在具体施工的过程中，需要重点解决道路、地下管线等方面存在的安全问题，即结合实际情况对设计和施工进行优化。

二、工程介绍

（一）工程基本情况

本次工程建设位于某城市的核心区域，和环城路主干道相邻，工程中基坑开挖的周长为417.0m，根据两层地下室的设计，基坑深度预计为9.5～10.0m。

（二）工程地质情况

在工程基坑施工影响的深度范围内，地层主要包含了第四系全新统人工对基层、冲洪积层以及冲湖积层，其岩性表现为杂填土、素填土、砾砂、黏土、粉土以及粉质黏土。

（三）工程水文地质情况

工程基坑施工场地的地下水类型主要为孔隙型潜水，稳定水位埋深为0.8～4.3m，受地下水影响，杂填土、素填土、砾砂、黏土等普遍表现出良好的富水性，且地层渗透系数较大。

（四）基坑周边环境状况

在基坑施工场地周围存在许多建筑群，包括学校、职工宿舍、居民小区等。其中学校建筑为框架结构，采用的是浅基础。职工宿舍建筑为砖混结构，同样采用的是浅基础。居民小区为高层建筑，采用桩基础，拥有两层地下室。施工场地紧邻环城道路以及居民小区道路。施工场地地下分布着密集的市政管线，涉及供电、供气、给排水、雨污水管、电信、照明等多个部门，因此对基坑施工过程中的环境保护有着极高的要求。

三、基坑工程支护设计

基于上文中列举的基坑工程概况，可以明确工程所具有的几项特征：其一，施工场地较为狭窄，场地周边的环境状况较为复杂。其二，基坑开挖影响范围内的土层物理力学性质较好，包括可塑～硬塑状态的黏性土和密度稍高的粉土和砾砂。其三，根据业主方对工期的要求，基坑施工不宜采用内支撑。

基于本次工程项目的建设内容以及建筑的分布情况，拟将基坑开挖的出土口设置在临近环城路的一侧，这样可以有效地降低土方开挖对主体施工的影响，提高主体施工的效率，除了出土口的一侧，其于三侧均采用普通的悬壁支护排桩，在出土口一侧采用预应力悬臂支护排桩。

在具体设计的过程中，需要考虑的问题主要有以下几点：其一，预留土台的作用。在支护挡土结构前预留土台可以在一定程度上限制挡土结构的水平位移，提高基坑开挖侧一定深度内土体的水平向基床系数，强化挡土结构的稳定性。其二，预应力的作用。在预应力方面，需要考虑的内容有三点：一是挡土结构的配筋优化。悬臂挡土结构可以看作是受弯构件，在荷载相同的情况下，其需要配置的高强度预应力钢绞线数量相对较少，适当的预应力可以起到限制樁顶位移的效果。而想要将预应力筋的效果充分发挥出来，应基于配筋的角度不均匀布置钢筋。预应力筋配置有着特定的计算公式，需要使用到的数据包括混凝土强度等级、截面半径、预应力筋重心所在圆周的半径、预应力筋的截面面积、预应力筋的极限应力、抗拉强度设计值等。而受拉侧配置预应力筋所需的预应力钢绞线面积和配筋角度总体呈正相关。二是预应力作用的桩顶位移，需要根据预应力钢绞线引起的有效偏心弯矩进行计算。三是预应力筋的构造要求。本次工程中预应力支护桩所采用的是无黏结预应力钢绞线，使用方法是后张法，其中钢绞线和浇注混凝土形成黏结作为固定端，张拉端采用夹片式锚具。

基于桩间距离，和支护桩咬合布置2～3颗单轴水泥土搅拌桩，用于隔断基坑和地下水的联系。

四、施工过程中需要处理的问题

在具体施工的过程中，由于客观因素的复杂性，常常会出现一些意外问题，需要及时处理，否则必然会对施工作业的顺利开展产生影响。在本次工程中遇到的问题是坑壁局部存在渗水问题，在基坑开挖作业的过程中，基坑北侧圆砾层出现了一个漏水点，出水量较大，水体浑浊，散发臭味，经查为附近的一条废弃污水管道。对此，施工方首先使用沙袋围堰的方式暂时缓解漏水问题，之后在漏水部位的排桩外侧进行了双液灌浆处理，封堵住漏水点。

五、结语

综上所述，在基坑工程作业中，通过预留土台的方式进行反压，可以获得良好的支护效果，同时不仅可以减少预应力悬臂支护作业的材料使用量、节省成本投入，还可以满足工期要求，降低施工难度。结合本文工程实践来看，相较于过去采用的普通悬臂排桩支护结构，预应力悬臂桩支护结构可以取得更加优异的施工效果，且使用的材料数量也更少，具有极高的推广应用价值。

参考文献

[1]涂兵雄.预应力锚杆柔性支护法机理与力学行为研究[D].大连理工大学，2013.

[2]熊宗喜.砂卵石地层基坑预应力锚索复合土钉支护技术研究[D].中国地质大学（北京），2014.