预应力锚索在深基坑工程中的应用

王冰冰

(上海强劲地基工程股份有限公司，上海 200235)

0 引言

随着经济的发展，城市化步伐的加快，城市中用地愈发紧张，建筑基坑的开挖深度也随之加深，对于深基坑支护有围护桩+钢筋混凝土支撑、钢支撑、常规锚杆、预应力锚索等支护形式，其中围护桩+预应力锚索以其具有基坑内无支撑，开挖操作面大，施工工期短的优点被越来越多的深基坑支护工程所采用。现以张家港某基坑为例，分析了预应力锚索在深基坑工程中的应用。

1 预应力锚索简介

1.1 预应力锚索的组成

预应力锚索一般由锚头、自由段以及锚固段三部分组成。

1.2 预应力锚索的优点

1)与排桩形成共同空间受力体系，无需内支撑。

2)施工操作面大，便于土方开挖。

3)可施加预应力，有利于控制变形。

4)成孔时采用高压旋喷桩对孔周围土体加固，成孔直径可达500 mm以上，可提高较高的锚固力，且不易产生漏水和流砂等现象。

5)采用特殊的掩护式施工工艺，能将止水帷幕后的土、砂和水封堵在孔内，不会引起上覆地层的沉陷。

2 工程实例

2.1 工程概况

本项目以3层～7层商业中心为建筑主体，并在南侧规划出甲级写字楼(21层)和SOHO办公楼(22层)，项目总面积达260 000 m2。设3层地下室，开挖深度达到15.65 m。根据周边环境、基坑开挖深度，本基坑可确定为一级基坑。

2.2 工程地质条件

经岩土工程详细勘察，在勘探孔控制区域内和深度范围内，主要分布为第四系晚更新统(Q3)沉积物，仅埋深13.0 m内，部分地段分布(暗浜区)第四系全新统(Q4)沉积物，场地土层总体分布均匀、稳定。

根据勘察报告，基坑影响范围内的各土层的物理性指标见表1。

根据勘探揭示的地层结构，勘察深度内场地地下水可分为上层滞水和孔隙承压水。上层滞水:含水层由人工填土层和饱和软土层组成，赋存于第①层～第③层土中。第①层杂填土由砖块、碎石、混凝土块等粗颗粒与粉质粘土混填，密度小，孔隙大，有利于地下水的储存和渗透，透水性较好，尤其雨季，含水量较丰富，第③层淤泥质粉质粘土局部分布，呈饱和状态，但给水度较差。本层水位受季节性和天气变化密切相关，并随地形起伏和填土的厚度有所变化。勘察深度范围内主要分布三层承压水，自浅而深分别为:

1)赋存于第④-2层～第⑤-1层土中的微承压水，隔水顶板为第④-1层粉质粘土，地下水主要赋存于粉土夹层中，水量较贫乏，与周围水系交替较弱，为弱透水层，承压水头在2.0 m左右，因本工程基础埋深较深，本层地下水对基础设计，施工，基坑开挖有较大影响;

2)赋存于第⑥层～第⑧层中的承压水，承压含水层埋藏较深，厚度较大，富水性较好，对预制桩基设计及施工无大的不利影响;

3)赋存于第○10层中的承压水，承压含水层埋藏较深，厚度较大，富水性及透水性均较好，主要受地下水的越流补给。

表1 岩土的物理力学性质指标

2.3 基坑围护形式

2.3.1 基坑竖向围护

竖向围护采用φ1 000@1 250钻孔灌注桩，止水帷幕采用φ850@1 200三轴搅拌桩。

2.3.2 基坑水平向围护

基坑采用5道预应力锚索进行围护。

2.4 基坑土压力计算

2.4.1 计算条件和内容

根据规范要求，对基坑进行剖面计算，其中主要包括:基坑位移、土反力和各项稳定性的计算，本工程采用理正深基坑6.5进行验算。

地面超载按规范进行取值，周边无建筑物或场堆处，取20 kPa，地下水位按地表下0.5 m。

2.4.2 计算结果

基坑剖面计算结果见图1，表2～表4。

2.4.3 结果分析

1)根据图1及表2～表4中的计算结果，结合行业标准JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规范，本基坑剖面各计算结果满足规范要求。

2)根据土层分布情况，锚索的角度分别为 20°，20°，15°，15°，15°，以使锚索的锚固段进入较好的土层中。

图1 基坑剖面软件计算结果

表2 基坑剖面各项稳定性计算结果

表3 锚索相关计算结果

表4 灌注桩配筋验算

2.5 监测结果分析

在基坑施工过程中为确保支护结构的安全，随时掌握基坑的位移情况，在基坑周边布置了深层水平位移监测点，以下为基坑开挖到坑底后的深层水平位移监测曲线(见图2)。

从图2中看出，在距离坑底3 m处位移较大(位移约为35 mm)，也就是俗称的“鼓肚子”，符合有支撑基坑开挖的一般规律，也与理论计算的结果相似，且没有超过报警值，基坑是安全的;在有预应力锚索处，基坑的位移较小，说明该支护形式能够提供足够的锚固力。

图2 水平位移监测结果

3 结语

1)预应力锚索适用于深基坑的围护。

2)预应力锚索能够提供无支撑的开挖空间，有效缩短施工工期。

［1］JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程［S］.

［2］CECS 22∶2005，岩土锚杆(索)技术规程［S］.

［3］GB 50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范［S］.

［4］《工程地质手册》编委会.工程地质手册［M］.第4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［5］龚晓南.深基坑工程设计施工手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1998.

［6］杨俊伟.深基坑工程中的变形问题研究［M］.南京：东南大学出版社，1999.

［7］王卫东.基坑工程手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009.