樁錨基坑支護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及分析

王凱

（太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030024）

0 前言

十九大以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，城市人口越來越多，城市土地價(jià)格也在不斷攀升?；庸こ桃惨?yàn)槲挥谑袇^(qū)核心，場(chǎng)地有限，而基坑又深又大，工期緊張，對(duì)基坑支護(hù)的施工技術(shù)要求也越來越高，此時(shí)樁錨支護(hù)成為基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)的首選。

樁錨支護(hù)是由排樁和預(yù)應(yīng)力錨索組成，兩者共同承受基坑外土體的下滑力，以保證基坑整體性、穩(wěn)定性及安全性。本文通過對(duì)太原市某基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，研究深基坑樁錨支護(hù)的變形規(guī)律。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目工程位于太原市南中環(huán)街與長(zhǎng)治路交叉口西南角，東鄰汾河。該項(xiàng)目地下3 層，地上1# 塔樓26 層，建筑總高度110.40m；2#塔樓22 層，建筑總高度99.60m。1#、2#塔樓地上部分通過五層裙房連接，形成雙塔結(jié)構(gòu)體系；另外，還建有高度1為70～90m 公寓與辦公樓四座。該項(xiàng)目基坑?xùn)|西長(zhǎng)約270m，南北寬約145m，開挖深度15.3m，局部電梯等基坑開挖深度達(dá)到19m，重要性等級(jí)為1 級(jí)。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

根據(jù)地勘報(bào)告可知，支護(hù)范圍內(nèi)主要是雜填土、粉土、粉質(zhì)粘土及粉砂；場(chǎng)地地下水位約地表下6.0m，如表1 所示。

2 基坑支護(hù)方案

該工程支護(hù)方案如下：①在上部5.4m 深度范圍支護(hù)：為1:1自然土坡，平臺(tái)寬度5m；或?yàn)?:0.46 坡度的土釘墻，土釘矩形布置，間距1.5m×1.5m；②下部10.2m 范圍支護(hù)：灌注樁加兩道或三道連續(xù)連續(xù)梁并用錨索錨固，灌注樁1、2 樁徑為800mm，樁間距為1.5m；灌注樁3 樁徑為900mm，樁間距為1.5m；連續(xù)梁截面為500mm×1000m；錨索采用 4（5）s15.2 鋼絞線，間距為 1.5m 或3.0m，入射角度 15°，如圖 1、圖 2、圖 3 所示。

表1 土層巖土物理力學(xué)性質(zhì)

圖1 基坑內(nèi)部支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面布置

3 基坑監(jiān)測(cè)及其分析

為確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全，確?；又苓吔ㄖ铩⒌缆返陌踩驼Ｊ褂?，對(duì)該基坑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。此次檢測(cè)分析僅包含該項(xiàng)目的一期工程。監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容有：支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、深層土體水平位移、周邊土體豎向位移、支撐軸力。監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析如下：

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)1-1 剖面

圖3 支護(hù)結(jié)構(gòu)2-2 剖面

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移

圖4 為基坑在施工階段支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移隨時(shí)間的變化情況（本文以支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部向基坑內(nèi)的位移為正值）。由圖4曲線可知：①隨著施工的不斷進(jìn)行，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移也不斷的增大，變化趨勢(shì)為，前2 個(gè)月水平位移增長(zhǎng)比較緩慢，在第2 月到第6 個(gè)月，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂?shù)奈灰圃鲩L(zhǎng)最快，在6 個(gè)月以后，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂?shù)奈灰圃鲩L(zhǎng)趨勢(shì)變緩，直至趨于穩(wěn)定，其中最大值產(chǎn)生在S5 觀測(cè)點(diǎn)，最大值為36.7mm；②比較S2 和S5，W2 和W5 可知，由于空間作用，基坑中部的水平位移要大于基坑角部的水平位移；③對(duì)比N2 與N5，在N2 北側(cè)有一4 層酒店，使N2北側(cè)的荷載增大，使得N2 的支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移要大于N5 的位移；④在整個(gè)施工階段，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移均為超過報(bào)警值45mm。說明該基坑支護(hù)方案可靠合理。

3.2 深層土體水平位移

圖4 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移隨時(shí)間變化

圖5 為深層土體水平位移隨深度的變化情況。（本文以深層土體向基坑內(nèi)的位移為正值）。深層土體水平位移是通過埋設(shè)在支護(hù)墻外側(cè)土體中的測(cè)斜孔進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要了解隨著基坑開挖深度的增加，支護(hù)結(jié)構(gòu)不同深度水平位移變化情況。由圖5 曲線可知：①在埋深1m 的位置，出現(xiàn)了深層土體水平位移的最大值，最大位移值為31.9mm；②深層土體的水平位移的變化趨勢(shì)為先減小，后增大，再減小的趨勢(shì)，在埋深7m 的位置，位移出現(xiàn)極致點(diǎn)，在埋深9～12m 的位置，深層土體的水平位移，趨于穩(wěn)定；③在整個(gè)施工階段，深層土體水平位移未出現(xiàn)為超過報(bào)警值35mm，說明該基坑支護(hù)方案可靠合理。

圖5 深層土體水平位移隨深度變化

3.3 周邊土體豎向位移

圖6 為基坑在施工階段周邊土體的變化情況。（本文以周邊土體向下為正值）。由圖6 曲線可知：①隨著施工的不斷進(jìn)行，周邊土體的豎向位移也不斷的增大，變化趨勢(shì)為，前2 個(gè)月水平位移增長(zhǎng)比較緩慢，在第2 月到第8 個(gè)月，周邊土體的豎向位移增長(zhǎng)最快，在8 個(gè)月以后，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂?shù)奈灰圃鲩L(zhǎng)趨勢(shì)變緩，直至趨于穩(wěn)定，其中最大值產(chǎn)生在L3 觀測(cè)點(diǎn)，最大值為21.3mm；②比較L1、L2、L3 三個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位的周邊土體的豎向位移值，為L(zhǎng)3＞L2＞L1，這主要與采取基坑支護(hù)方式有關(guān)，同時(shí)，由于南側(cè)緊鄰道路，且建筑物較多，使南側(cè)的周邊土體豎向位移值較大；③在整個(gè)施工階段，周邊土體的豎向位移均為超過報(bào)警值25mm。說明該基坑支護(hù)方案可靠合理。

3.4 支撐軸力

圖7 為基坑在施工階段支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力移隨時(shí)間的變化情況（本文規(guī)定拉力為正值，壓力為負(fù)值）。此次水平軸力的監(jiān)測(cè)，主要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)中水平內(nèi)支撐進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由圖7 曲線可知：①隨著施工的不斷進(jìn)行，支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐軸力也不斷的增大，變化趨勢(shì)為先增長(zhǎng)較快，隨著施工的進(jìn)行，增長(zhǎng)速度減緩，直至趨于穩(wěn)定。觀測(cè)點(diǎn)MS1 和觀測(cè)點(diǎn)MS3，該趨勢(shì)較為明顯。在觀測(cè)點(diǎn)MS5 處，在第三個(gè)月支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐軸力增長(zhǎng)突變，這是由于出現(xiàn)自來水管破裂，周圈土體滲水的情況，在發(fā)現(xiàn)后，各方采取有效措施，但該出的支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐軸力增長(zhǎng)較為明顯，最后，該軸力也趨于穩(wěn)定；②比較MS1 和MS3，南側(cè)的支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐內(nèi)力較大。主要是因?yàn)槟蟼?cè)的荷載大于北側(cè)；③在整個(gè)施工階段，支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力（除觀測(cè)點(diǎn)MS5 外）均為超過報(bào)警值設(shè)計(jì)軸力的60%。說明該基坑支護(hù)方案可靠合理。

圖6 周邊土體豎向位移隨時(shí)間變化

圖7 支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力移隨時(shí)間變化

4 結(jié)論

本文以太原某深基坑樁錨支護(hù)的工程為基礎(chǔ)，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，得出如下結(jié)論：

（1）灌注樁與錨索相結(jié)合的樁錨支護(hù)體系在深基坑支護(hù)中能起到較好圍護(hù)作用。該結(jié)構(gòu)受力明確，施工方便，而且對(duì)周圍環(huán)境影響較小。

（2）隨著施工的進(jìn)行，基坑越挖越深，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移也逐漸增大，呈現(xiàn)為開始增長(zhǎng)較緩，后增長(zhǎng)較快，最后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，但是這種穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)是波動(dòng)的?；又苓吔ㄖ锏淖灾丶暗孛娑演d會(huì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移造成影響，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移增大。

（3）在基坑開挖工程中，深層土體的水平位移出現(xiàn)在埋深1m的位置。深層土體的水平位移的隨深度變化趨勢(shì)為先減小，后增大，再減小的趨勢(shì)。在埋深7m 的位置深層土體水平位移會(huì)再次變大，出現(xiàn)極致點(diǎn)。

（4）隨著施工的不斷進(jìn)行，基坑越挖越深，周邊土體的豎向位移也在不斷的增大，變化趨勢(shì)為，后增長(zhǎng)較快，最后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，但是這種穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)是波動(dòng)的?；又苓吅奢d對(duì)周邊土體的豎向位移影響較大。

（5）在施工的過程中，樁錨支護(hù)體系中錨索主要是承受拉力的，隨著基坑越挖越深，拉力也不斷增大直至趨于穩(wěn)定，但是這種穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)是波動(dòng)的?；又苓叚h(huán)境對(duì)錨索拉力影響較大。

（6）在整個(gè)基坑施工過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)總體存在一定的變形，因此，基坑開挖中應(yīng)盡可能加快開挖速度，減少基坑無支護(hù)暴露時(shí)間，合理安排開挖次序。

（7）基坑施工過程中，由于對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境進(jìn)行了變形監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋信息，指導(dǎo)施工工作，因此，基坑變形監(jiān)測(cè)是保障工程施工安全，減少經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)是驗(yàn)證圍護(hù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性的不可缺少的強(qiáng)有力手段。