苏州地区深基坑支护锚杆的应用实例改

苏州地区深基坑锚杆支护的应用实例沙元恒（北京矿务局综合地质工程公司）摘 要：以苏州世茂运河城深基坑支护工程为例，结合现场试验、监测，研究锚杆在高含水量、高压缩性的松散土层中的应用，为高含水量、高压缩地区的深基坑锚杆支护提供重要的参考价值。关键词: 深基坑；支护形式；锚杆设计；锚杆施工Applications of anchor retaining for deep foundation pits of suzhouSha YuanhengAbstract: Taking retaining and protecting for deep foundation pits Engineering of Suzhou Shimao canal city as an example and combining of field-testing、monitoring to study the anchors application，which in high-water content、high-compression of the loose soil. Providing an important reference value for anchor retaining and protecting for deep foundation pits in high-water content、high-compression areas .Key words: deep foundation pits；style of shoring；anchor designing；anchor construction0 引言随着我国经济建设的迅速发展，深基坑工程日渐增多。当深基坑邻近已有建筑物、交通干线或地下管线时，深基坑难以放坡开挖，或基坑宽度较大、较深，对支护结构采用内支撑的方法不经济或不可能。在这种情况下采用土层锚杆支撑支护结构（护坡桩、钢板桩、连续墙等），维护深基坑的稳定，对简化支撑，改善施工条件和加快施工进度能起很大的作用。目前，在深基础工程施工中应用此工艺日渐增多。土层锚杆是一端与支护结构等连接，另一端锚固在土体中，将支护结构和其它结构所承受的荷载（侧向土压力、水压力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，再有锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。土层锚杆的应用是由非粘性土层中发展起来，但在高含水量、高压缩性的松散粘土层中能否应用的好，一直是大家关心的问题。我国南方江苏一带多为冲积性平原，土层以淤泥质粘土和粉质粘土为主，含水量往往高达40%60%以上，呈软塑甚至流塑状态，应用土层锚杆进行基坑支护的实例不多，经验较少。2008年苏州世茂运河城16#、17#地块开工，土层锚杆被大胆应用到基坑支护体系当中，经张拉验证能够达到设计要求，支护效果较好，为苏州地区深基坑支护采用土层锚杆奠定了经验基础。1、苏州世茂运河城16#、17#地块基坑工程概况苏州世茂运河城16#、17#地块位于苏州沧浪新区。基坑北侧为宝带西路，路边距离基坑边约为7m；东侧为整个地块内部拟建马路；西侧、南侧紧邻运河河道，河道距离基坑边约为22m（见图1）。拟建建筑物地下两层，基坑开挖深度12m，基坑顶部2.5m采用1：0.8放坡挂网喷浆；下部采用8001000的灌注桩、三层土层锚杆进行基坑支护；基坑四周在护坡桩外采用搅拌桩止水，基坑内部采用井点抽降疏干。图1 苏州世茂运河城16#、17#地块周边分布图2、场地主要地质条件及分析根据本工程的地质资料，拟建场地地层情况大致见表1：表1 地层参数表层号及土层名称重度(kN/m3)固结快剪渗透系数(m/s)内聚力C(kPa)内摩擦角(度)水平渗透垂直渗透素填土18*20.010.04.0010-63.0010-6粘土20.150.815.03.8410-73.3410-7粉质粘土19.325.212.93.2610-62.6810-6粉质粘土夹粉土18.919.011.85.8210-65.1010-6粉质粘土夹粉土18.916.711.4有表1可知地层分布较均匀，开挖深度范围内涉及层层土。粉质粘土夹粉土含水量较大，呈软塑至流塑状态，内摩擦角值仅为11.8，对基坑支护极为不利。如在此土层中设置锚杆按常规工艺很难成孔或成孔后下放锚杆很难到位，即使到位了也很难保证施工质量，张拉时呈现钢绞线抽芯或锚杆整体滑移，无法达到设计锁定荷载。本场地浅部土层中地下水分为潜水和承压水两种类型，潜水水位在地下1.5m左右，层内含有微承压水，水量较大，基坑开挖前需要做止水或降水措施。而且富含地下水对土层锚杆施工带来了极大难度。3、基坑支护土层锚杆的设计经过多方案论证，本基坑工程最后确定采用帷幕止水，桩锚支护。护坡桩桩径800，间距1m，桩长22m，桩顶标高-2.5m。根据土层作用到桩上的水平荷载及桩所受到的弯矩，计算后设置三道锚杆：第一道锚杆锁定在冠梁上，锚杆间距1.5m，锚杆长19m，自由段6m，孔径150，杆体选用2根1860级75钢绞线，倾角15，承载力设计值为25T，锁定荷载18T；第二道锚杆设置在深度5.9m处，锚杆间距1.5m，锚杆长20m，自由段5.5m，孔径150，杆体选用2根1860级75钢绞线，倾角13，承载力设计值28T，锁定荷载20T，采用双拼22#工字钢肋板焊接作为腰梁；在基坑深度9m位置设置第三道锚杆，锚杆间距1.5m，锚杆长19m，自由段5.0m，孔径150，杆体选用2根1860级75钢绞线，倾角13，承载力设计值22T，锁定荷载16T，采用双拼22#槽钢肋板焊接作为腰梁。锚杆轴向受拉承载力设计值：式中 锚杆轴向受拉承载力设计值；锚杆锚固体直径；第i层土中锚固段长度；土体与锚固体的极限摩阻力标准值，应根据当地经验取值；锚杆轴向受拉抗力分项系数，可取1.3。锚杆自由段长度按下式计算：式中 锚头中点至基坑底面以下基坑外侧荷载标准值与基坑内侧抗力标准值相等处的距离；土体各土层厚度加权内摩擦角标准值；锚杆倾角。图2 锚杆支护剖面图4、锚杆施工及张拉检测苏州地区上部土层性状较好（大约六米左右），六米下均为饱和粘土，呈软塑流塑状。在这种地层中施作土层锚杆，若施工工艺控制不好，则很难满足锚杆承载力要求。第一层锚杆施工时，在钻进13m后底部全为淤泥，常规钻进无法成孔。根据地层情况及时调整施工工艺，改为孔底压浆后下锚杆作业。即将锚杆成孔后停钻，不起钻具，通过钻具向锚杆孔内注浆，然后边注浆边起拔钻具，钻具全部取出后，再下钢绞线，这样孔内有水泥浆压孔护壁不会造成由于孔底坍塌致使的钢绞线无法下入。另外，也降低了钢绞线在下放过程中与孔壁接触沾泥的机率，有效地保证了钢绞线与水泥浆的握裹力。在基坑南侧以此工艺施工了三根锚杆，养护七天后，经张拉验证，均能达到设计承载力，有一单根最高拉到32T。第二层锚杆位置在基坑下5.9m处，第三层在基坑下9m处，开孔即为软粘土，为了保证成孔质量及承载力要求，将工艺调整为水循环作业，终孔换浆钻进。采用水钻，由于有泥浆护壁压孔作用，可以很好的保证钻孔不发生缩径、塌孔现象，使钢绞线可以顺利下放到钻孔中，以保证锚杆的设计深度，满足设计承载力要求。5、锚杆验收试验随着每层锚杆的施作完成，每层锚杆均先后进行张拉锁定，并进行验收试验。试验结果表明在各层锚杆轴向受拉承载力设计值的拉力下，均能达到稳定状态。例如第二层101号锚杆的验收试验数据结果见图3：图3 101号锚杆轴向受拉承载力图由图3可知，锚杆承载力完全满足设计的需要，而且安全储备很大。表明锚杆软塑土层中的应用是可行的、成功的。6、结束语苏州世茂运河城16#、17#地块，基坑较深，采用锚杆支承支护结构，在苏州地区可谓首例。经过本工程的施工实践，结合张拉试验，结果表明土层锚杆工艺在苏州软塑地层中的应用还是很成功的。为日后苏州地区深基坑支护提供了成功实例，土层锚杆作为支承体系将在苏州地区多个重要工程中推广使用。