第４期 ２０１０年１２月 岩土锚固工程 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ ＮＯ．４ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２Ｏ１Ｏ 紧邻高层建筑条件下深基坑桩锚支护 设计与施工 张启军杨 岗赵春亭 （青岛市人民防空建筑工程中心） ［摘要］ 本文以青岛公交浮山所站场及综合楼基坑支护工程为例，介绍了在紧邻高层建筑地下室以 及地下暗渠条件下，易流沙地层的深基坑采用桩锚支护技术的设计和补强方法，在本工程中对支护体 系及锚杆施工工艺进行了大胆创新，获得了成功，为该条件下基坑桩锚支护技术的使用提供了宝贵的 理论和实践经验。 ［关键词］ 双排桩支护注浆花管大角度锚杆扩大头锚索双锚索抗弯矩锚杆旋＋摆喷桩 １ 前言 近年来，由于城市化进程的加快，城区内 基坑周边环境条件越来越复杂，新开建的工程 周边往往是高楼林立、地下管线密布，基坑支 护的主要功能之一就是在基坑开挖和施工过程 高约为４．００ｍ（相对一０．５０ｍ）。本基坑周长约 ３３３ｍ，基坑开挖深度为１９．０ｍ，局部２０．５ｍ。 ２．１ 工程地质及水文地质条件 根据勘察报告，场区地形相对平坦，孔 口地面标高３．５９ｍ～４．２３ｍ。场地地貌形态单 一中，保证周边建、构筑物的安全，保证周边管 线的安全。由于基坑周边高楼地下室埋置深度 大，距离拟建工程近，常规支护锚杆无法达到 ，均为第四系全新统以来形成的海岸阶地， 场区原状地层结构及力学参数如下： 表层受人工改造。 要求长度，导致常规桩锚支护方案难以实施。 为保证安全，该类基坑往往采用内支撑支护方 案，造价相当高且工期很长。 公交浮山所站场及综合楼基坑系当时青岛 第①层：素填土层，广泛分布，稍湿，松散， 该层层厚１．９ｍ～６．１ｍ，ｃ－０．０ｋＰａ，①－２０。。 第②层：粗砂，广泛分布，湿～很湿，稍松 散，层厚０．７ｍ～１．７ｍ，ｃ－０．０ｋＰａ，中＝２８。。 市业内公认支护难度最大的基坑，在该工程中 创造性的采用了双排桩、注浆花管、大角度锚 杆、扩大头锚杆、双锚杆、抗弯矩锚杆、旋＋ 第③层：细砂，广泛分布，湿～饱和，层厚 ２．５ｍ～８．６ｍ，ｃ＝０．０ｋＰａ， ＝２５。。 第④层：粉质粘土，分布不均匀，湿，可塑， 层厚０．５０ｍＮ３．４０ｍ，ｃ＝ｌ３．７０ｋＰａ，中＝１４．５。。 摆喷桩等支护新技术，成功的使用了桩锚支护 技术代替了内支撑支护。基坑周边位移均控制 的非常小，基坑周边建、构筑物及管线安全运 第⑤层：碎石，广泛分布，中密一密实，层厚 ２．６ｍ～７．３０ｍ，ｃ＝０．０ｋＰａ，①－３５。。 行，与内支撑方案相比较，该方案工期大大缩 短，造价大大降低，取得了良好的经济效益及 社会效益。 第⑥层：花岗岩强风化带，广泛分布，岩体 基本质量等级Ｖ级，该层层厚０．６ｍ～１０．２ｍ。 第⑦层：花岗岩中等风化带，广泛分布，岩 体基本质量等级ＩＩＩ级。该层层厚０．８ｍ－５．４ｍ。 ２工程概况 该工程位于青岛市南京路东侧，凯旋大厦 与国际新闻中心之间，拟采用框支剪力墙结构， 第⑧层：花岗岩微风化带，广泛分布，岩体 基本质量等级Ⅱ级。 场区地下水类型为第四系孔隙潜水和基岩 高度９９．９０ｍ，基础形式为筏板，拟建物设计４层 地下室，设计地坪标高±０．０－４．５０ｍ，底板底标 高群房－１９．５ｍ、主楼２１．Ｏｍ，自然地坪绝对标 裂隙弱承压水，潜水主要赋存于填土层和砂土 层中，基岩裂隙水主要赋存于风化岩中。地下 水埋深１．７０ｍ～２．４０ｍ。场地地下水渗透系数 第４期 岩土锚固工程 ＮＯ．４ ２０１０年ｌ２月 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０ｌ０ Ｋ＝１２．２６ｍ／ｄ。 凯旋大厦最近约７ｍ、最远约１ ２ｍ，其地下室埋 ２．２周边环境条件 深１４．５ｍ，基底有３ｍ～４ｍ厚的回填毛石，基 本工程地处青岛市市南区繁华地段，周边 础形式为筏基；西侧紧邻南京路，北侧距离已 环境复杂，基坑东侧紧邻云霄路暗渠，暗渠三 建的青岛国际新闻中心约７ｍ，其地下室埋深约 跨共２３ｍ，渠底埋深约２．５ｍ，其墩式基础埋深 ８．５ｍ，基础形式为桩基；基坑四周消防、煤 约５ｍ，渠底为３０ｃｍ厚的浆砌片石；南侧距离 气、电力、污水、雨水等各种管线密集。 图１ 基坑支护平面图 ３基坑支护设计 计部分支护桩端无法嵌入基坑以下，形成吊脚 ３．１方案论证 桩，设计在桩端采用锚杆肋梁的方式进行加 该基坑方案讨论阶段有多套方案供建设 强。该方案施工速度快、经济性好，开始采用 方选择，建设方多次组织专家对方案进行了评 了该方案，但在实施过程中发现长螺旋钻进深 审，代表性方案及论证意见如下： 度仅１５ｍ左右，吊脚高度很浅，安全性尚存在 （１）采用内支撑方案，如此深的基坑，南 问题，正式实施时未采用该方案。 北两侧紧邻地下室，锚杆设计施工难度大，因 （３）采用有嵌固深度的复合桩锚支护技 此该基坑方案阶段考虑了内支撑方案，专家分 术，支护桩嵌入基底以下１．５ｍ，外侧旋喷桩 析该方案安全性高，但造价高，土石方开挖运 独立成排形成止水帷幕，采用双排桩、注浆花 输困难，施工工期长，青岛本地设计施工经验 管、大角度锚杆等技术解决靠近高层地下室部 几乎没有，因此该方案未被选用。 位的支护难点。专家认为该方案切实可行，造 （２）采用吊脚长螺旋钻孔灌注桩桩锚支 价较低，最终的工程实施采用了该方案。 护，支护桩采用长螺旋压注混凝土工艺形成， ３．２支护设计简述 桩间旋喷桩止水，由于基岩位于基底以上，设 本基坑工程安全等级为一级，基坑使用时 第４期 岩土锚固工程 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｎ０．４ ２０１０年１２月 Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２ｏ１Ｏ 限为ｌ０个月，坡顶使用荷载考虑１５ｋＰａ。根据边 坡土质及周边环境不同，分为四个支护单元进行 设计，即Ａ—Ａ、Ｂ Ｂ、Ｃ—Ｃ、Ｄ—Ｄ单元。 （１）基坑东、西侧支护方法 基坑东、西侧均采用常规“帷幕一排桩一锚 大，专家分析系暗渠下存在地下暗河，与暗 渠、海水有水力联系，水量十分丰富，粉细砂 层锚杆无法施工。 经过多次组织专家论证，结合现场试验数 据，对原设计进行了如下变更： （１）Ｃ—Ｃ、Ｄ～Ｄ单元 杆”支护体系，锚杆层高２．５ｍ－３．Ｏｍ，倾角１５。。 （２）基坑北侧支护方法 北、西侧粉细砂层底标高相对较高，最低 处为－９．５ｍ，位于冠梁底以下６．５ｍ。 基坑北侧距离新闻中心地下室仅７ｍ，地 下室埋深８．５ｍ，上部回填土层采用各种角度花 为解决流沙问题，将第一层锚素提高至冠 梁处，将第二层锚素降至粉细砂层以下ｌｍ，第 一管注浆进行固结加固，采用“帷幕一排桩锚 杆”支护体系，锚杆自新闻中心基底标高处开 始施工，锚杆层高２．Ｏｍ～２．５ｍ，倾角１５。。 （３）基坑南侧支护方法 基坑南侧距离凯旋大厦地下室仅７ｍ，地下 室埋深１４．５ｍ，该侧采用双排灌注桩＋旋喷桩格 、二层锚索之间间距７．５ｍ，总共设４层预应 力锚素。其中为避开新闻中心地下室和加大锚 固力，第一层锚杆角度调大为４０。、３０。，并 设计为扩大头锚素，第二层因计算需要的锚拉 力过大，设计为不同角度的双锚索。 由于锚杆位置的调整，造成上部桩身需 要抵抗的弯矩加大，原灌注桩配筋不能满足要 求，拟采用桩间现浇钢筋混凝土的方法加强。 栅桩锚支护体系，顶部回填土层采用各种角度 花管注浆进行固结加固，下半部设锚杆进行锚 拉，锚杆层高３．Ｏｍ，倾角ｌ５。。 ３．３设计变更 由于现浇钢筋混凝土不能超前加固，在开挖第 二层锚素工作面时，桩身基坑内侧弯矩过大， 在开挖后加固前就有折断的可能，因此考虑在 第一、二层锚杆之间增加二层抗弯矩自进式锚 杆，抵抗过大弯矩，保证开挖至第二层锚素的 由于地下水位高以及松散粉细砂层的存在， 在锚杆成孔施工过程中，流沙自套管内涌出，流 沙量大，无法进行，后改用普通自进式锚杆，但由 于摩阻力大，大部分不能钻至设计深度，而且钻 进过程中的流沙仍然造成地表下陷，由丁周边环 境条件的限制，不能继续施工。 东侧暗渠侧基坑侧壁严重透水，透水量 过程中桩身的安全。 详见支护剖面图２、图３。 图２ Ｏ－Ｃ单元支护剖面图 第４期 岩土锚固工程 ＮＯ．４ ２０１０年１２月 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０ｌ０ 图３ Ｏ－Ｏ单元支护剖面图 （２）Ａ—Ａ单元 过大弯矩，在基坑内侧增加一排灌注桩，新增 该侧粉细砂层底标高相对较低，最低处 桩桩径８００ｍｍ，与原桩净距３００ｍｍ，桩间土采 为－１１．６６ｍ，位于冠梁底以下８．６６ｍ。 用摆喷＋旋喷桩置换加固，保证双排桩的共同 该侧锚索位置亦根据前述原则调整，但由 作用。 于第一、二层锚素竖向间距更大，需要抵抗的 其中Ａ２一Ａ２段由于超深较Ａ１一Ａ１段增加一 弯矩更大，自进式锚杆由于其长度的局限性而 层锚杆（本文以Ａ１一Ａｌ为例），支护详图见图４、 无法解决。东侧暗渠部位拟采用双排桩来抵抗 图５。 图４ Ａ—Ａ单元支护剖面图 第４期 岩土锚固工程 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｎ０．４ ２０１０年１２月 Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１０ 图５ Ａ—Ａ单元桩间加固图 （３）Ｂ～Ｂ单元 角度，以降低悬臂高度，进而减少坡顶变形。 对Ｂ—Ｂ单元锚杆标高适当提高，加大锚杆 变更后剖面详见图６。 ｛ ｝ ｐ ｛ 聿暑； 口｛守｝ Ｉ － 。‘。 一 ；＋ｌ《 ＝ ｝ ’ ’ｆ’｝ ～… ｆ￥｝ 图６ Ｂ—Ｂ单元支护剖面图 ４锚杆施工中的主要问题及解决办法 杆，注浆采用旋喷工艺，经拉拔试验达到了设 为保证锚固力、减少基坑变形，Ａ—Ａ、 计要求的抗拔力。 Ｃ—Ｃ、Ｄ—Ｄ单元第一层锚杆均采用扩大头型 Ａ—Ａ、Ｃ—Ｃ、Ｄ—Ｄ单元第二层、Ｂ—Ｂ单元 式，锚杆前端５ｍ采用旋喷工艺，保证了施工 第一层及以下锚素穿越地层复杂，包括了粉质粘 质量。 土层、碎石层、岩石层，长度长、角度大，普通工 Ｃ—Ｃ、Ｄ—Ｄ单元自进式锚杆因地层经过 程钻机根本无法钻进到位，为此我们引进了进口 卵石层或地下室障碍，钻进深度有限，但设 的锚杆钻进机械，采用液动锤双套管钻进技术 计承载力较高，我们创造了ＸＰＺ工法自进式锚 成孔，解决了锚杆施工难题。 第４期 岩土锚固工程 ＮＯ．４ ２０１０年ｌ２月 ＹＡＮＴＵ ＭＡＯＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２Ｏ１Ｏ ５基坑监测情况 应进行基坑侧壁渗水情况，周边建筑物底变形 ５．１监测内容及布置 裂隙发生情况观测。位移监测基准点应设置在 本工程按基坑监测等级一级进行监测， 两倍基坑深度范围外。 监测内容至少包括基坑坡顶水平位移、垂直沉 其中基坑周边沉降监测、水平位移监测点 降、地下水位观测、周边地下管线监测、周边 布置图见图７、图８。 构、建筑物沉降观测、锚索应力观测，此外尚 １３６●ＩＢ３ Ｂ５ｅ ＩＩＩＢ２ 厂 图７周边沉降监测点布置平面图 图８坡顶水平监测点布置平面图 ５．２监测数据分析 降监测见表２。 基坑位移监测成果水平位移监测见表１，沉 水平位移监测成果表 表１ 点号 坐标Ｘ（ｍ） 坐测Ｙ（ｍ） △Ｘ 坐标差（ｍｍ） △Ｙ 累计坐标差△Ｘ （ｍｍ）∑△Ｙ ＳＰ－１ ｌ８５．４１４６ １９７．１４７０ ～０．１ ０．２ １．２ ２．２ ＳＰ－２ ｌ６４．８６６６ １９４．１８７９ ０．１ ０．１ １．３ ２．３ ＳＰ－３ １４７．０２０５ １９１．７１６７ ～０．１ —０．１ １．２ １．８ Ｓｐ一４ １２３．７６３７ ｌ８８．５２２５ Ｏ．２ ０．１ １．２ １．９ ＳＰ一５ １０６．１２２８ ｌ７６．９７２１ ０．１ ０ ０．６ ２．０ ＳＰ－６ １０４．６ｌ７２ １４８．３４１３ ０．１ ０．１ １．０ １．５ ＳＰ－７ ｌ０３．９０８０ １３５．４０１２ ０．２ ０．１ １．２ ０．９ ＳＰ一８ ｌ０３．２４５４ ｌ】５．８９６２ ０．１ ０ １．３ ２．４ ＳＰ－９ １ｌ５．７２ｌ１ １０５．７２７４ —０．１ —０．２ １．５ １．６ ＳＰ－１０ １３５．５５４５ １０９．５９７９ ０．１ ０ １．４ １．８ ＳＰ一１１ １５３。６５０５ １ｌ６．０４５５ ０ ０．１ １．３ ２。ｌ ＳＰ一１２ １７４．９４８１ １２３．６７０７ ０．１ ０．１ １．２ ２．３ ＳＰ－１３ １９３．２７９０ ｌ３９．００８８ ０．２ ～０．２ １．２ ２ ＳＰ－１４ ｌ９６．０３８２ ｌ５９．９５６３ ０ ０．１ １．６ １．７ ＳＰ－１５ ｌ９４．７４６１ １６７．５５３３ ０．２ ０．２ １．１ ２．１ ＳＰ－１６ １９５．０２７１ １８８．１４６８ Ｏ．１ ０ １．３ ２．３ 备注：第一次观测为基准，ｘ轴向南为负、向北为正，Ｙ轴向西为负、向东为正。 第４期 ２０１０年１２月 岩土锚固工程 ＹＡＮＴＵ ＭＡ０ＧＵ ＧＯＮＧＣＨＥＮＧ Ｎ０．４ Ｄｅｅｅｍｂｅｒ ２ＯｌＯ 沉降监测成果表 点号 Ａ１ Ａ２ Ａ３ Ａ４ 表２ 累计沉降量（『Ｔｌｎ１） ０．０１０ｌ５ ０．９００１９ ０．１００２７ １．０００１ 原始称鬲（ｍ） ｌ０．０３５１７ ｌ０．２９ｌ２２ ｌ０．１１５８６ １０．０１３０７ 实测标高（ｍ） ｌ０．０２５０２ ９．３９１０３ １０．０ｌ５５９ ９．０１２９７ Ａ５ Ｂ１ ｌ０．５１７３ｌ ９．９５９６４ ｌ０．３１７２８ ８．７５８７９ ０．２０００３ １．２００８５ Ｂ２ Ｂ３ Ｂ４ Ｂ５ １０．００８５４ ｌ０．１０７２０ ９．９６０００ １０．１１７８４ ８．６９８９５４ １０．０ｌ２８５ ９．７６２５３ ９．８６５８７ １．３０９５８６ ０．０９４３５ ０．１９７４７ ０．２５ｌ９７ Ｂ６ Ｃ１ Ｃ２ ０３ ０４ Ｃ５ ０６ ０１ １０．０８８５１ ｌ０．２８８６４ ｌ０．１５４４０ １０．１５４５２ １０．５９４８６ １０．８７７５５ ｌ０．５４８９６ ９．７３８３ｌ ９．９８５４７ ９．９６８７４ ９．８５６２７ ．９．８６８８８ １０．２３６５９ ｌ０．４８６５２ １０．１２６８７ ９．５６８７４ ・ ０．１０３０４ ０．３ｌ９９ ０．２９８１３ ０．２８５６４ ０．３５８２７ ０．３９１０３ ０．４２２０９ ０．１６９５７ Ｄ２ ０３ ９．７４２７６ ９．６８９３５ ９。３５６８９ ９．１５６８７ ０．３８５８７ ０．５３２４８ ＣＪ１ ＣＪ２ ＣＯ３ ６．７ｌ７１０ ６．７０７５４ ６．７ｌ９６３ ６．２３５６９ ６．１９８７６ ６．４２２３２ ０．４８１４１ ０．５０８７８ ０．２９７３ｌ 基坑监测结果表明，该基坑位移控制非 常好，对周边建、构筑物及管线基本没有 影响。 锚支护适用的条件。 （２）基坑降水及锚杆施工应充分考虑粉细 砂的特性，该类砂层渗透系数很低，锚杆施工 流沙很难控制，遇到该类地层应特别注意，应 事先采取可靠的方案进行解决。 ６ 总结与体会 （１）该基坑的特点是，周边建筑地下室的 埋深大以及流沙严重造成普通锚杆难以实施。 （３）对于该基坑这样复杂的地层及复杂 的周边环境条件，采用先进机械设备和先进 的工艺是极其必要的，该基坑采用了旋喷扩 本工程采用了大角度锚杆、扩大头锚杆、双锚 杆、抗弯矩锚杆等支护技术，成功的解决了锚 杆施工技术难题，使桩锚支护体系得以施展作 大头锚索、ＸＰＺ工法自进式锚杆等先进的工 艺，采用了香港汉德ＨＤ１ １０、德国科莱姆８０５ 用，有效的控制了基坑位移。实践证明，只要 精心设计、精心施工，在该类条件下，桩锚支 护还是安全可靠的。该工程的成功，扩展了桩 型等国内最先进的双动力头锚杆机，保证了 锚杆能够百分百的按照设计要求进行施工， 确保了锚固力。
