双排桩+短锚杆在有限范围边坡支护中的应用

倪晓荣 单宝学 任培杰 李哲琳 裴相斌

(中国新兴建设开发有限责任公司，北京 100039)

0 引言

桩锚支护是目前深基坑支护体系中应用较为普遍的一种形式，通过设置锚杆，可以有效的控制边坡位移和确保基坑安全，其施工简便，造价合理，尤其是在土质相对较硬的内陆地区，应用越来越广泛。但近年来在城市深基坑施工中，由于市区建筑密集，新建工程和周边既有建筑物地下室相邻往往较近，使得新建工程相邻建筑物侧边坡往往呈有限范围边坡状态，即边坡宽度为有限宽度，在有限范围边坡状态下，基坑支护体系无法按照常规方法进行设计，尤其是采用桩锚支护设计方案时，锚杆受周边已有建(构)筑物地下室影响长度受到限制，锚杆基本位于滑裂面范围以内，从而极大地影响锚杆承载力，而需采取有限范围边坡支护方案。

针对有限范围边坡，通常采用组合式基坑支护形式，比如双排桩支护体系、单排桩联合多排预应力短锚杆支护体系等。但对边坡位移有特殊要求的深基坑，支护体系除应确保基坑安全稳定外，还应采取其他措施控制支护结构变形。

1 工程概况

本工程位于北京市朝阳区建华路，基坑东西方向长约92 m，南北向宽约46 m，基坑开挖深度9.05 m～11.1 m，地下2层。

勘察最大勘探深度(20.00 m)范围内的地层，划分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类，并按地层岩性及工程特性划分为 6 个大层，分述如下：

表层为人工堆积之一般厚度为1.20 m～1.80 m的粉质黏土素填土、黏质粉土素填土①层。

人工堆积层以下为第四纪沉积之粉质黏土②层，砂质粉土③层，细砂④层,圆砾⑤层，重粉质黏土⑥层。

地下水实测稳定地下水水位标高为23.36 m～23.71 m(埋深为16.20 m～16.50 m)，地下水类型为层间水。

地层物理力学性质参数见表1。

表1 地层物理力学性质参数表

本工程南侧紧邻一在建建筑，基坑开挖边线距南侧建筑地下室外墙皮约13.0 m，根据现场实际条件，该侧边坡为有限范围边坡。另外，新建建筑该部位地下结构为下沉广场，地下外墙呈悬臂式状态，故即使基坑肥槽回填后，该侧边坡支护体系仍然呈受力状态，为永久性支护体系。根据上述特点，该侧基坑支护设计时，因锚杆长度受南侧建筑限制，不能采用常规桩锚支护设计，即单排桩加锚杆支护方案，而需采用组合式支护设计体系，另基坑支护体系除需保证基坑安全外，还需控制支护体系位移，不能因支护体系变形过大而给地下室外墙造成压力，产生质量事故。综合以上分析，施工时采用双排桩联合多排预应力短锚杆进行支护。

2 设计参数

本工程基坑南坡开挖深度11.0 m，地下结构外墙距离桩内皮为300 mm，支护设计为双排桩加三排预应力短锚杆。具体设计参数如下。

2.1 排桩设计参数

双排桩桩长17.5 m，桩径1 000 mm，桩间距为1.6 m，前后排桩中心距为3.0 m，桩身混凝土强度为C25。双排桩桩顶均位于地面下1.5 m，桩顶上部采取砖砌挡土墙支护。

双排桩钢筋笼设计参数如下：

2.2 锚杆设计参数

本支护段共设计三排预应力短锚杆，锚杆长度均为9.0 m，前部3.0 m为自由段，后部6.0 m为锚固段，设计锁定值为90 kN，锚杆主筋为两根7φ5(1 860)钢绞线。锚杆竖向间距为2.0 m/3.0 m/3.0 m，横向间距设置为一桩一锚。为防止锚杆钢梁影响后续结构外墙施工，钢梁采用单根36b槽钢。

2.3 冠梁及连系梁设计参数

桩顶设计1 200 mm×800 mm混凝土冠梁，并在前后排桩间设置1 200 mm×800 mm连系梁，连系梁间距1.6 m，冠梁及连系梁混凝土标号均为C25。

该部位边坡支护设计平面布置见图1，支护设计剖面见图2。

该剖面软件围护结构内力变形计算结果见图3。

3 施工工艺及过程管理

3.1 施工工艺

排桩采用人工挖孔桩施工工艺，成桩时每挖一节桩孔，做一节护壁，护壁强度满足要求后再开挖下节桩孔。开挖至设计深度检查合格后灌注混凝土。

预应力锚杆采用土锚干成孔施工工艺，成孔完毕检查合格后，下入钢绞线，再进行注浆。

3.2 施工管理重点

双排桩施工重点：

1)桩位确定：由于锚杆施工需通过前后两排护坡桩桩间，如前后排护坡桩桩位偏差较大，锚杆施工将很困难。桩位放线时，应严格按设计位置放定前后排桩位，精确定位、反复校核，保证桩点的准确性。

2)成桩施工：成桩时应注意控制桩身垂直度，前后排桩均应跳桩施工，避免桩孔互相影响。钢筋笼应居中安置，混凝土浇灌时注意控制混凝土质量及浇筑的连续性，避免桩身出现质量问题。

3)安全管理要求：每班作业前打开孔盖，进行气体检测，通风后方可下孔作业；深度超过4 m时，要进行强制通风。孔内有人作业时孔口要有人监护，随时与孔内人员保持联系。施工前检查所用工具、设备，确认完好后，再下井施工。

锚杆施工重点：

1)杆体加工要求。

钢绞线加工时应保持表面清洁，无污物，杆体制作应在平坦、坚实的地面上进行，杆体应保持顺直，不得发生明显变形。杆体自由段钢绞线套φ20塑料软管，两端用铅丝扎紧、胶布密封。杆体加工完毕后将注浆管沿支架中心孔插入至杆体端部。

2)成孔质量要求。

锚杆孔位、孔径、成孔角度等要严格按设计要求施工。

3)注浆要求。

锚杆采用孔底压力注浆法，浆液通过注浆管从孔底注入，返出孔口后开始起拔注浆管，第一次注浆完成后继续保持2次～3次补浆，保持孔内浆液饱满。

4)养护及张拉。

锚杆至少保证7 d养护期，且锚杆养护期间不得受到任何扰动。满足养护龄期后方可进行张拉锁定，张拉时需按规范要求分级张拉。

4 支护效果分析

本工程基坑开挖到槽底后，边坡安全稳定，各项变形指标满足设计要求。图4是坡顶位移随时间变形趋势图。

通过对边坡监测数据进行归纳分析，结果如下：

边坡开始开挖后，坡顶位移逐渐增大，并在挖到槽底后达到最大位移7.8 mm，而后随着基础的施工和肥槽的回填，位移呈现部分反弹，最后趋于稳定于5 mm，相比理论计算坡顶最大位移20 mm，实际监测数据远小于理论计算结果，同时满足了结构设计对边坡支护体系变形的要求。

根据坡顶位移观测数据，可以认为双排桩联合多排短预应力锚杆能够满足本工程边坡支护设计的要求，边坡支护体系整体安全稳定性较好，该方案取得了良好的支护效果。

5 结语

通过在本工程中的成功应用，可以认为双排桩联合多排预应力短锚杆支护方案能够有效解决有限范围边坡支护的问题，具有一定的可行性与适用性。该方案不仅能够解决边坡整体安全稳定性问题，而且有利于控制支护结构顶部位移，尤其是对支护结构位移有特殊要求的深基坑，具有更强的适用性，对同类工程具有较强的借鉴意义。