桩锚支护基坑工程变形监测分析

2022-04-07王迎丰

四川水泥 2022年3期

王迎丰

（江苏省岩土工程公司，江苏南京 210019）

0 引言

桩锚支护结构以其经济性在基坑工程中得到了广泛应用[1-3]，特别是在岩体结构中，其稳定性、经济性均得到了工程界的认可[4-5]。在软土基坑中桩锚支护结构因稳定性一般而应用较少，但是桩锚结构的经济性较好，其在连云港地区基坑工程中得到广泛应用[6-7]。

连云港地区某基坑工程场地为典型的海相软土场地[8]，本文通过基坑变形监测分析桩锚支护结构的有效性，为软土场地桩锚结构的应用提供参考。

1 工程概况

工程场地土体物理力学性质见表1，场地内有工程性质较差的厚层淤泥，预应力锚索主要锚固于下部较好的黏土层中。现场情况如图1所示，基坑大部分区域采用桩锚支护，变形监测点均匀分布于基坑周边，本文仅选取部分监测点进行分析，如图1中的JZ1~JZ7。

图1 现场检测情况

表1 岩土体物理力学性能参数

本次监测内容有深层水平位移、沉降及锚杆轴力。进行轴力监测的锚杆情况见表2，仅选取了代表性的锚杆进行展示分析。监测的锚杆分布位置如图2所示，其中A1~A3在同一剖面内，A4~A6在同一剖面内，A7、A8均位于单独剖面内。本基坑开挖深度为6.2m～10.8m。

表2 监测锚杆情况

图2 锚杆分布情况示意图

3 变形监测结果分析

3.1 深层水平位移

图3为深层水平位移监测结果，JZ1~JZ6各监测点的最大位移分别为82.5mm、62.3mm、65.1mm、75.4mm、81.2mm、45.1mm，其中JZ1~JZ5监测点处基坑开挖深度约10m，JZ6监测点处基坑开挖深度约6m。从监测结果来看最大位移发生在JZ1监测点，JZ5次之，这两个监测点均位于基坑长边的中部，因此发生了较大的水平向位移，其中JZ1点表现的最为显著，从其竖向位移分布情况来看，最大位移发生在基坑顶面下4m处。

图3 水平位移时程曲线图

另外，从变形数值来看，桩锚支护下基坑发生了较大的侧向位移，但是在施工期内基坑一直处于稳定状态。说明在软土场地，采用桩锚这种支护形式，基坑将发生较大的变形，但不影响基坑的稳定性。

3.2 沉降位移

图4为各观测点沉降监测结果，JZ1~JZ6最大沉降值分别为32.1mm、21.5mm、19.2mm、22.8mm、28.3mm、14.1mm。可以看出JZ1点的沉降值最大，JZ5次之，这与水平位移的发展保持一致。

图4 沉降时程曲线图

3.3 锚杆监测结果分析

图5为锚杆监测结果，其中A1-14为三道支撑中的第一道，A3-54为三道支撑中的第三道，A7-6、A8-2为一道支撑，具体情况见图5。从A1-14锚杆监测结果来看，锚杆锁定后轴力先经过减少段，然后逐渐上升，这是由于预应力值损失所致，随着基坑的开挖，土体变形逐渐增大，锚杆轴力随之增大。当基坑开挖至40d附近时锚杆轴力值突然增大，这是由于第二道锚杆施工挠动所致。当第二道锚杆施工扰动结束后，A1-14锚杆轴力又逐渐减低，在开挖至90d附近，锚杆轴力出现了相同的变化规律。整体来看，锚杆轴力的变化为锯齿性状，说明锚杆轴力呈不稳定发展趋势。这是由于基坑开挖和锚杆施工等挠动引起的，在基坑开挖完成后，锚杆的轴力基本没有发生变化。

图5 锚杆轴力变化时程图

A3-54锚杆位于第三道支撑，其轴力的变化也是期初预应力损失所致的减少，随后锯齿形分布至后期的趋于稳定。A7-6、A8-2为一道支撑，其轴力发展为期初减少，后期锯齿形分布，且轴力有所增加，这与A3-54锚杆轴力的发展有所却别。

从轴力变化数值来看，四根锚杆的期初预应力损失率均位于4%~8%之间。A1-14锚杆受挠动后的轴力增加值在20%附近，最后的稳定值比锁定值大14.3%，A3-54锚杆最后稳定值比锁定值小12.6%，A7-6锚杆最后稳定值比锁定值小8.5%，A8-2锚杆稳定值比锁定值大32.3%。这与锚杆所在位置的土体变形大小存在关系。

上述4根锚杆最后稳定值占设计值的比例分别为84.2%、72.2%、52.3%、40.4%，说明最上层锚杆的利用率高于下层锚杆，一道支撑的锚杆利用率较低，仍有较大工作空间。