桩锚支护体系深基坑的设计实践与监测分析

2•广东省岩土工程技术研究中心，广东广州510635）摘 要：以某典型桩锚支护结构基坑工程为例，介绍了锚索大孔径锚固体和大直径钢餃线的设计实践经验，根据场地特

点，采用在地下室侧墙外设置出土坡道的方案，极大地方便基坑出土与后期地下室结构的材料运输。通过监测数据与理 论计算对比，发现支护结构的变形与理论计算基本相符，说明方案实施效果良好，并分析了实测变形与理论计算差异的 原因。该工程支护结构体系较为典型，可为类似工程提供参考。关键词：深基坑；桩锚支护；大孔径锚索；监测分析中图分类号：TU43

文献标识码：A

文章编号：1008 -0112（2020）02 -0029 -061概述注桩基础，裙楼商业处为天然基础％本项目用地红线 面积约为35 245 m2，周长约748 m%场地现地面绝对

标高平均约为24.5 m，地下室底板垫层底标高为5. 35 m，基坑开挖深度为19.15 m%随着我国基坑工程的快速发展，基坑工程也朝着

更大更深的方向发展％常用的基坑支护型式有放坡支

护、桩（墙）锚支护、桩（墙）撑支护、土钉墙支护、重

力式挡墙支护、双排桩支护等［1-4］%其中，桩锚支护 型式由于可以保证土方开挖与支护结构相互不干扰，

基坑周边环境条件如下：北侧：临近在建基坑（其基坑支护型式为桩锚支

护），两者红线距离约24.0 m;南侧：已拆迁空地；

并可以有效缩短工期，因此，在深基坑支护中较多采 用桩锚支护方案。在常规的桩锚支护方案中，常规锚

索的锚固体直径一般为0.15 m,锚索钢較线规格一般

东侧：临近规划市政道路，距离红线约3.5 m处有直

径0.6 m的W结构雨水管，埋深约0.9 m;西侧：临

近规划市政道路，地面下埋设有W结构雨水管，污水

采用7$5,但对于深基坑支护，按照常规的锚索设计,

锚索计算长度需要很长，钢較线束数很多。对于常见 管和电力管，距离红均超过14.0 m%基坑周边环境及 平面布置见图1所示％本项目基坑支护设计的难点和重点是：①基坑支

护深度将近20 m，属于超过一定规模的危大工程，安

的原状土坡道出土的基坑出土方案［5'6］，坡道收口困

难，工期较长，特别对深基坑影响较大。以广州某深基坑支护设计为例，采用了大孔径锚 固体和大直径钢較线，并采取了在地下室外侧设置无

需收口的出土坡道，极大地方便了基坑出土和地下室

全风险要求高；②本项目土方开挖量约60万m3，工

期要求紧，对能快速出土要求较高；③周边环境复杂,

状 和在建项目 ， 周边

结构施工，可为类似基坑支护工程提供设计参考％ 2 概要求 高%因此，综合考虑本项目基坑的开挖深度、地质条

件和周边环境等因素，本基坑主要采用支护桩+预应

某综合发展项目位于广州市增城区，拟建建筑物

包括2栋办公及酒店，2栋住宅。底部均设置裙楼商

业（1~4层）及其它附属配套设施。塔楼基础型式为灌

收稿日期：2019-11-15 ;修回日期：2019-12-31力锚支护体系％桩锚支护方案适用性较强，对土方开

挖和地下室结构施工影响较小，锚索施加的预应力对作者简介：马勇（1988 -），男，硕士，工程师，主要从事岩土工程设计咨询工作-29 -2020年2月第2期马 勇，等：桩锚支护体系深基坑的设计实践与监测分析No.2 F2b.2020控制支护结构变形可以起到很好的约束作用。3地质情况概述③ 3中砂：灰黄、深灰、灰色，饱和，稍密，层 厚 1. 10 〜2. 80 m。4） 第四系残积层（Qet ）3.1地层分布场地地层在钻探深度内按成因自上

分为:④ 砂 性土：褐、褐黄、灰黄、灰白色，可第四系人工填土层（qh1）、第四系坡积层（Qd）、第四

塑〜硬塑，揭露厚度0.90〜23. 10 m。系冲积层（QH）、第 积层（Qet）及燕山期花岗岩5） 燕山期花岗岩（&5）场地下伏基

（&5）,分 ：燕山期花岗岩，按其风化程度可1） 第四系人工填土层！Q411）① 素填土：褐、褐、灰黄、灰褐色，稍湿〜 湿，松散〜稍压实，层厚0.50〜6. 40 m。划分为全风化、强风化、中风化及微风 。场地地下水主要赋存于冲积层孔隙及基岩风化裂

隙中，

但透水性

水及基 水。 水层主要由淤土的赋水性

2） 第四系坡积层（Qd）土及中砂层组成，其中 ，水层②

15.60 m。土：褐、褐黄色，可塑，层厚0.70〜，属微透水层；中砂层的富水性及透水，

性均 ，属强透水层，具承压水特征。

3） 第四系冲积层（QC ）按土的类型及沉积顺序，划分为3个亚层，分述主要由下伏强风化、中风

但

定的富水性,弱透水层，勘 期间，测得地下稳定水位埋深典型地质纵断面示意见图2所示。：在 2. 20-6. 00 m 之间，标高 18. 06 〜20.53 m。③ 1含砂黏土：灰黄、浅灰色，软可塑，层厚1.60 〜6.70 m。3.2地质参数土：深灰、灰黑色，饱和，流塑，层根据地质勘察报告并结合广东地区基坑支护设计

③2

厚 2.00 〜5.70 m。・30・中取用参数的经验，各 土层计 数见表1所示。2020年2月第2期广东水利水电No.2 Feb.2020|钻孔间距/m H

21.2421.24 21.24 21.24 21.24 212421.24 21.01图2典型地质纵断面示意表1岩土体强度参数项目层号土名黏聚力C/ kPa内摩擦角$后11.1锚的土极限粘结强 准值-$/kPa二3060土与土体间极限粘结 天然

#/( kN/m3 )一次注浆16强度标准值-$/kPa16①②填土土9.918.418.825.217.511.26.44040③1③2③3④砂

砂黏土土30164520301618.016.77.1027.232.33.520.0中砂性土风505080808012020050508019.018.518.721.827.925.0(1⑤2⑤3(4强风5025050015025015025020.023.025.0中风微风30.036.03003503003004设计方案4.1基坑支护方案根据本工程所处的位置、工程地质及水文地质条

护桩+预应力锚索体系（7「8）、支护桩+内支撑体系%

但如果整个基坑全部采用支护桩+内支撑方案，内支

撑最长将超过100 m，经 性很差，且内支撑方案要

件以及基坑

和国

深度和周边环境，按广东省标准《建准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ虑换撑，对基坑出土和地

，且工期 土方

结构施工产生较大影筑基坑支护技术规程》（DBJ/T 15 -20+2016）和中华

120+2012）的规定，基坑支护结构

长。而支护桩+预应力锚索方案与支护结构相互不干扰，

效缩等 ，短工期，因此， 合 虑，本项目基坑支护方案主要 用支护桩+预应力锚索方案，只在基坑角部局部位

重要性系数#二1 10%1）支护方案分析本项目基坑面积较大，开挖深度较深，但地质条

置（出土口上部）采用支护桩+内支撑方案（基坑平面 布置见图1所示）。件相 ，周边环境一般，常用的支护方案有：支根据复核计算，本基坑支护设计采用支护桩+四・31・2020年2月第2期马 勇，等：桩锚支护体系深基坑的设计实践与监测分析No.2 Feb.2020道预应力锚索和支护桩+两道W内支撑相结合的支护 部位置采用支护桩+ W内支撑的支护形式，典型支护断 面示意见图5所示，计算采用增量法模拟施工过程⑼开基坑底后的

f

方案。基坑支护常规锚索设计采用锚固体直径一般为

0.15 m,锚 钢 格一般采用7%5%结合计算结

图示意见图6所示％\"'

果，如果 用常规锚索设计，锚 锚固体长度超过

40 m,锚索钢钱线最大需要采用6束，考虑到工期及

8 600

24.50 m[ 2 400 ^O^OyOOOf§§经济性，本基坑支护设计锚 0.25 m,锚索钢

用锚固体直径为,根据计算格采用7%7%

结果，采用径0.25 m大孔径锚固体，锚锚 的 长度可以减短约40%；相比常规规格钢钱线，采用

7%7的钢钱线，钢钱线束数可以节省50%的数量，对

§|§§施工工期和效率也会产生一定积极的影响。4. 2基坑止水方案基坑支护常用的止水方案有水泥搅拌桩、旋喷桩、

咬合 桩等，综合考虑止水方案的经济性和 性

邑邑等 ，本项目止水方案主要采用 止水， 搅拌桩采用大功率 透全风 桩无

到设计深 ，采用

搅拌桩的搅拌桩间咬止水帷工况一开挖（19.15m）设备，乍旋喷桩

定长度，

图3典型支护断面示意（桩锚支护）层％考虑到地层的起伏，

合止水，并与

的%搅拌桩

4.3基坑出土方案本基坑工程将外运约60万m2渣土，因此，一个方

便炬的出土方案对于节省工期和

常重要的％常用的出土方案主要 状土坡道出土方式和斜坡(—2 074.14)—(1 776.01；图4开挖至基坑底后的包络示意（桩锚支护）土方式％这两种出土方式各有优缺点：原状土

坡道出土方式成本较低，适于地质较好的场地，但土方 总工期较长，坡道收口困难，特

运；斜坡

深基坑需要多次倒土方式出土效率较高，但成本相对较高，$ 地下室结构施工基本没有用处％本基坑工程采用在地下室侧墙外设置出土坡道的

出土方案，出土坡道从地面按1 : 10的坡比延伸到基 坑底。该出土坡道不影响地下室结构施工，不存在土 方收口的问题，可以极大地提高出土的效率，而且，

在地下室结构施工期间，可以利用该出土坡道运送建

二轴水泥土搅拌桩850@600, Z^19.9ni设材料至各地

了极大的便利。层位置，对地 结构施工 :4. 4典型支护剖面及计算结果根据上述分析结果，本项目基坑主要采用支护桩+

0600@] 500旋喷桩桩长9.4 m图5典型支护断面示意（桩撑支护）预应力锚索支护形式，典 支护断面见图3所示，开挖

至基坑底后的

・32・示意见图4所示；出土口角2020年2月第2期广东水利水电No. 2 Feb. 20200支反应力/kN

(-14.46)位移/mm—(2. 41) (-1276.07)弯矩/仗弋—(911.32)-m) (-577.03)剪丿J/kN—(537.52)图6开挖至基坑底后的包络示意(桩撑支护)5监测结果本项目在基坑开挖施工期间对支护结构和周边环

境 了 监测，支护结构顶部水平位移和周边地

面沉降见图7和图8所示。当基坑开挖至坑底设计标 高时，桩锚支护区段支护结构的深层水平位移如图9

所示，支护结构的

良好，最大水平位移值 41 mm，最大位移值发生在坑底附近％基坑支

护结构顶部水平位移最大约为38 mm，基坑周边地面 沉降最大约为24 mm,但整体变形均不大。基坑监测

过程中，西北侧部分监测点桩顶水平位移偏大，主要

北角连接段边坡的施工未严格按设计要求进

坡处理，导 该位置处的荷载较大， 该位置处的锚索预应力 大， 了二 定,但前期产生的

了。根据理论计算，支护桩桩 基本呈“ 子”形状，桩身深层位移监

显示，大部分支护桩的深层水平位移基本与理论计

，部分位置的支护桩由于前期锚 应力多，多 类似

桩上大下小的桩

，说明预应力锚索的

支护结构

要作用。因此，当锚索预应力出现损失时，要及时对其进行再

定，避免支护结构的过大变形％监测时间4/25

5/5

5/15 5/25 6/4 6/14 6/24 7/4 7/14 7/24 8/3 8/13T—Pl -H-P2 T-P3 -H—P4 -^-P5P6 ------P8 ------P9—♦—Pio -B-P38 T-P39+-P40-*-P41P42 P43------P44------P45图7 部水平位移随时 示意监测时间4/255/5 5/15 5/25 6/4 6/14 6/24 7/4 7/14 7/24 8/38/1330.00 ——25.00 -20.00 _i15.00 -10.000.00-5.00 _-10.00 _-15.00 --20.00 -—t-Sl -B-S2 -A-S3 -M-S4 -^-S5 ―>-S6

------S8------S9 T—S10・》-Slir-S12f-S13T^S14Y-S15T—S16------S17-------S18T-S19 —B-S20T-S21—S22图8周边地面沉降随时间变化示意图9深层水平位移(桩锚结构)总体而言，该监测结果与理论计算结果基本比较 相符，且在整个基坑 施工过程中，未见基坑滑移 和 ，实施效果良好％目前，该基坑已基本回填。6 语1)采用大孔径锚固体可以有效减少锚索长度，节・33・2020年2月第2期马 勇，等：桩锚支护体系深基坑的设计实践与监测分析No.2 Feb.2020省施工工期；考虑锚固体施工质量，大孔径锚索尽量 [4] 郑云刚，王自忠，杨世相，等.城市复杂条件下超深基 采用全套管进行成孔作业％坑支护技术的研究与应用[J].施工技术，2014, 43(1 )：

73 -77.2) 在地下室侧墙外设置出土坡道的方案，可以极大地方便基坑出土与后期地下室结构的材料运输，确 [5] 保安全、经济、高效地完成出土任务%龚胜.深基坑土石方工程出土方式比较研究[J].广东土 木与建筑，2018, 25(10)： 14-16.黎映呈，任庆斌，蒋复杂环境下超大、超深基坑施

3) 通过理论计算和实测数据对比，支护结构变形[ 6]工技术及其高效安全出土方式[J].地基基础，2016, (10)： 1 347 -1 349.形态基本比较相符，实施效果良好，该基坑工程是安

全的％

参考文献：[1] 中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程：JGJ120+2012 [ S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[]7王超，朱勇，张强勇，等.深基坑桩锚支护体系的监测

分析与稳定性评价[J].岩石力学与工程学报，2014, 33

[]8( S1) ： 2 918 -2 923.李浩，宋园园，周军，等.深基坑桩锚支护结构受力与

[2] 杨光华.广东深基坑支护工程的发展及新挑战[J].岩石变形特性现场试验[J].地下空间与工程学报，2017, 13

力学与工程学报，2012, 31(11)： 2 276 -2 284.[3] 顾问天.城市中心超大面积深基坑支护选型研究[J].铁 [] 杨光华，陆培炎.深基坑开挖中多撑或多锚式地下连续

道建设，2017(3) : 93 -97.墙的增量计算法[J].建筑结构，1994(8), 28 -31.(本文责任编辑马克俊)9(1)： 264 -270.Monitoring Analysis and Design Application of Pile-anctor

Support System in Deep ExcavationMA Yong1,2 , CHEN Xiaodan1,2 , LI Chuan1,2 , ZHU Sijun1,2 , DENG Yizhao1,2

(1. Guangdong Research Institute of Wates Resources and Hydropowes, Guangzhou 510635 , China； 2. Guangdong Research Centes of Geotechnical Engineering Technolofy, Guangzhou 510635, China)Abstract： Based on atypicaadeep eccaaation ecamp eusingpieranchoesuppoet， thisaeticeinteoducesthe experienco in the design and construction of anchos cable wita laroe diametes anchorage body and steet strand.

The referencc engineering, due te the site characteristics, has adopted setting soil transport ramp at outes basement waH, which haa greatSy benefited tae aeciency in transporting soil as weU as the materials ofbasement structure that followed. Undes comparison, the monitoring data and theeretical calculation meets weU,

which haa proofed the methodk feasibility. The dOferences between the monitoring data and theoreticaecalculation haa also been discussed in this artide. The engineering listed in the essay is classicae and can

proviOe a reference foo future simiOo projects.Keywoirt: deep excavation, pne-rnchor support, larae diametes anchos cabSe, monitoring analysis・34・