桩锚支护基坑加固实例分析

（成都四海岩土工程有限公司，四川 成都 610094）

1 概况

1.1 基本情况

拟建项目工程场地位于成都市天府新区，项目设4 层地下室，基坑周长733m，开挖深度约15.55m。

图1 项目周边环境

1.2 地层概况

1）杂填土：色杂，稍湿，褐黄色，松散，由碎石土及混凝土碎块构成，层厚0.8～6.8m。

2）素填土：灰～灰褐色，稍湿～湿，以粘性土为主，夹杂少量卵石、碎石，层厚0.5～1.2m。

3）粉质粘土：褐黄、褐色，硬塑状态为主，局部可塑，稍湿，含少量铁锰质氧化物，层厚0.7～3.5m。

4）粉土：灰色～灰褐色，中密～密实，稍湿～湿，含少量云母片，层厚0.5～2.5m。

5）粉细砂：青灰色，湿～饱和，松散，含少量云母片及粘土颗粒，层厚0.3～2.8m。

6）卵石层：青灰色、灰色、褐灰色，饱和。根据N120击数，分为松散、稍密、中密、密实四个亚层。

7）泥岩：棕红～紫红色，薄层～巨厚层构造，泥质结构，一般泥质胶结，其矿物成分主要为粘土质矿物，遇水易软化，局部夹乳白色碳酸盐类矿物细纹，水平层理，为水平产状岩层。根据风化程度可分为强风化泥岩、中等风化泥岩，最大揭露层厚32.2m。

1.3 水文地质概况

场地地下水为孔隙潜水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要分布于场地砂卵石层中，受邻区地下水侧向补给，该层渗透性较好，水量较大。基岩裂隙水主要赋存于下伏基岩裂隙中，具微承压性。

地下水稳定水位埋深5.5m～7.2m，标高459.53m～461.27m。地下水位随季节变化幅度为2.00m 左右，卵石渗透系数参考值K=23m/d。

2 基坑设计概况

2.1 工程特点

根据《建筑基坑支护技术规程》[1]及《成都地区基坑工程安全技术规范》[2]，基坑工程安全等级为一级，合理使用期限为12 个月。

2.2 基坑支护方式选择

本工程基坑开挖深度较深，同时紧邻市政道路以及综合管廊，周边环境复杂，采用锚拉桩支护结构，设置锚索两道，混凝土腰梁连接，以增强基坑整体稳定性。桩顶设置冠梁，高0.7m，宽度同桩径。桩间挂网喷混凝土封闭，厚80mm。

图2 支护剖面图

2.3 材料的材质及强度要求

1）桩身及冠梁混凝土： C30

2）桩间喷射混凝土： C20

3）锚索杆体： ∅15.2 钢绞线1860MPa

4）锚索注浆体： M30 水泥砂浆

5）钢筋：HRB500(主筋)及HPB300(箍筋)

2.4 基坑降排水设计

降水采用管井降水，辅以排水沟集水井明排。

1）降水井间距为25.0m 左右，共布置降水井29 口，降水井深度按17.5m设计。

2）降水井成孔直径600mm，井管采用PVC 管，管径300mm，其中上部井壁管5.0m，下部缠丝滤水管15m，井管外侧围填5-10mm 规格砾石[3]。

3）在支护结构壁面设置排水孔，孔排距2.0m，间距同桩间距/2.5m，土层中排水孔深度为0.5m，卵石层不设排水孔，排水孔采用∅50PVC 管，仰角10°，PVC 管上螺旋状钻∅10 孔，间距100mm，对有渗水地段增设排水孔。

4）坑顶地面整平，基坑顶面翻边以外至围墙间用C15 砼硬化，防止地表水下渗。

5）本工程基底为基岩，基岩面范围内地下水不能有效排出，基坑开挖后，应采取明排水措施。

6）在基坑顶设置截水沟，在基坑内设排水沟，在坑内每隔30m 设一集水坑。

7）对于透水性较差的地层，采用挖超前集水坑，在基坑内挖排水明沟，进行明排。

2.5 基坑监测设计

2.5.1 监测内容

周边建筑及管线变形监测，基坑顶位移、沉降、地下水位观测、地表开裂情况。

2.5.2 监测点布置

基坑边坡顶部水平位移及竖向位移监测点沿基坑周边布置，基坑周边中部布置监测点，监测点间距20m，每边监测点数目不少于3 个，基坑监测点均布置在基坑顶[4]。

2.5.3 监测报警值

1）基坑顶位移：30mm，变形速率为3mm/d；

2）基坑顶沉降：20mm，变形速率为3mm/d；

2.5.4 观测频率

1）基坑开挖前，进行设点并进行初始观测；

2）基坑开挖深度小于5m，每两天监测一次；基坑开挖深度5～10m，每天监测一次；基坑开挖深度大于10m，每天监测两次；

3）基坑开挖到设计标高后，变形稳定每周监测一次，直至回填。

4）遇特别险情或特大暴雨，应加密观测频率。

3 出现的问题及原因分析

本工程自2017年6月初开挖，至2017年9月中旬施工至设计标高，监测位移最大值27.1mm，与设计计算值接近，未超报警值。

2017年9 月30 日，变形监测结果显示，西侧B5～B8 监测点，水平位移显著增大，我司即刻安排技术人员进行间隔2h 连续监测，单日变形值达12mm，变形速率远超报警值，且现场出现明显裂缝，宽度10～20mm，故于当日晚间对坑顶进行开挖卸荷应急处理。分析认为，主要有以下几个原因造成此次险情出现：

1）基坑西侧为市政道路，路面下为近期修建的综合管廊，大开挖修筑后回填，造成本项目基坑外侧1.5m 以外土体为新进回填土，厚度6～8m，土质松散，自稳性差；

2）基坑外侧即为市政绿化带，景观造坡堆土高度2.5m，方案设计时道路并未施工，支护方案未考虑此部分超载影响；

3）事发前几天，出现连续的降雨，填土松软，雨水渗透后，重度增加，抗剪强度降低。

图3 位移突变范围示意图

4 加固处置措施

4.1 加固方案

1）护壁桩后采取开挖卸荷方式，降低土体对桩身侧压力；开挖后土方堆积在基坑内坡脚，反压桩身被动区。

2）采用坑内堆土对护壁桩坡脚进行反压；开挖卸荷坑底采用C30 混凝土回填硬化，厚度300mm，硬化面按5%坡度，坡向坑内，桩间护壁上开凿泄水孔，以免积水。

图4 卸荷及反压处理

3）在卸荷坑内施工加固锚索，杆体采用5 15.2 钢绞线，孔内长度20m，锚固段。

4）基岩与卵石交界面增设泄水孔，孔度6m，孔径150mm，水平间距同护壁桩；

5）卸荷坑内锚索下方采用素土夯实回填，锚索端部采用锚具预张拉锁定，锁定值50kN。

图5 加固锚索施工

图6 加固处理后剖面图

6）卸荷坑全部回填至冠梁标高，同样采用素土夯实。锚索整体张拉锁定，锁定值300kN。基坑内堆土反压区土体开挖出场，尽量减少开挖对护壁桩扰动。

4.2 加固实施效果

加固锚索实施完成后，通过持续的监测结果看，基坑支护结构变形逐步趋于稳定，后续工作得以顺利实施。

图7 加固后监测结果

5 结语

1）锚拉式排桩支护结构，能够充分利用坑外土体的物理力学性能，作为深基坑支护构件，具有较明显的经济优势，是成都地区普遍采用的一种深基坑支护形式。

2）基坑周边环境对深基坑支护结构安全性影响非常重要，在基坑设计、施工过程中应重视对周边环境的调查，必要时应采取预处理措施。

3）深基坑工程应采取信息化施工，及时反馈变形结果，因地制宜的制定处置措施，能有效避免基坑大面积垮塌风险。