浅谈桩锚支护体系在北京地区深基坑中的应用

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第2期 2017年06月 岩土锚固工程 YANTU MAOGU GONGCHENG N0.2 June 2017 

浅谈桩锚支护体系在北京地区深基坑中 

的应用 

刘云龙 (北京市机械施工有限公司) 

[摘要] 本文以北京金融街某深基坑工程为例,通过该深基坑的设计、施工以及后期维护过程,依 据信息化监测数据,采用同济启明星计算软件,分析桩锚支护体系、受力、变形特征及施工过程中的 控制要求及对周边建筑物产生的影响,以为其他类似项目提供借鉴,达到节约成本的目的。 [关键词] 桩锚支护体系深基础基坑监测信息化施工 

1 工程概况 拟建基坑东西长约2 4 0 m,南北宽约 

l30m,基坑面积约为3.2万m ,基本上呈规则 矩形。根据业主单位要求,本工程初定场地 

±0.O0为49.Om,基坑坑底标高为一25.0Om, 

基坑开挖深度为2 5.0 m,基坑安全等级为 一级。 

2地质条件 根据勘察报告提供资料,拟建工程场地 

土质情况自上而下6个工程地质层,各层土的 岩性特征见表1。 

土层情况统计表 表1 

层底标高 层厚 重度 【p C 土层 (m) (m) (kN/m。) (。 ) (kPa) 

房渣土①层 一4.5 4.5 18 12 5 

砂质粉土②层 一6.8 2.3 20 22.6 5.4 

粘质粉土②1层 一13 6.2 19.5 16.4 11 

细砂③层 一17 4 20 30 0 

卵石④层 一21.5 4.5 21 45 0 

砂质粉土⑤1 —22.5 1 20 23.5 5.8 

卵石⑥层 一31.7 9.2 2l 45 0 

粘质粉土⑥2层 一33.5 1.8 19.9 25 5 

卵石⑥层 一38.5 5 21 45 0 

3水文地质条件 

本工程勘察期间场区内基坑影响深度内两 层地下水。第一层水埋深20.0m~17.6m,水位 

标高32.49m ̄29.43m,含水层卵石④层。第二 

层水水位埋深25.00m'---24.OOm左右,水位标高 

26.59m ̄24.54m左右,含水层为卵石⑥层。场 地地下水主要受大气降水,管道漏水或地下水 

侧向径流补给。根据最新水位勘察说明,地下 水位埋深约26m,低于基底1m。 

4周边建筑物及管线 拟建场地东南角用地红线紧邻西城区财政 

局,基坑开挖线距西城区财政局约9m,其中主 

楼西半部地上3层,东半部地上4层,地下2层, 埋深约l0.0m,见图1。 

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图1 拟建工程位置平面图 

5支护结构设计 

5.1设计思路 根据现场土质情况和周边环境的差异,采 用“桩锚”支护形式,受财政局主楼影响距地 

表7.5m深度范围内无法进行第一道锚杆施工, 致使护坡桩上部变形及弯矩较大,无法保证东 

侧财政局的影响。本支护设计主要借鉴基坑支 

护技术规范双排桩做法,结合自身的经验进行 调整,采用“锚拉桩”支护结构控制上部的位 

移变形,从而保证周边建筑物的安全。 5.2桩锚支护参数概述 

(1)护坡桩直径0.8m,桩间距1.6m, 桩长30.5m,混凝土强度为C25,护坡桩配 

筋为14 25,箍筋为 8@20Omm,架立筋为 

1 6@2 0 0 0mm,主筋混凝土保护层厚度为 

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㈠ 深度(珥) 水平位移(ram) Max: 77.5 图2包络图 50mm;桩顶连梁尺寸为900mm×500mm,主筋为 

6 25+2 20,箍筋为 8@200mm,主筋的保护 层厚度为50mm; 

(2)护坡桩共设五道预应力锚杆,锚杆 

成孔直径均为1 50mm,锁定拉力为设计拉力的 

70%,第一道锚杆设计拉力490kN,一桩一锚, 长度25m,非锚固段9m;第二道锚杆设计拉力 

490kN,一桩一锚,长度21m,非锚固段7.5m; 第三道锚杆设计拉力580kN,一桩一锚,长 

度2lm,非锚固段6m;第四道锚杆设计拉力 

600kN,一桩一锚,长度20m,非锚固段5m; 第五道锚杆设计拉力500kN,一桩一锚,长度 

18m,非锚固段5m。 

(3)采用同济启明星软件分析设计结果, 见图2。 

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\ 二三= \ 

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弯矩(1cN*m) 剪力(kN) 1284.4 309.3 —427.5 590 (水土分算。矩形荷载)

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由图2可判断,其位移量较大,理论变形量 

达到77.5mm,不能满足周边建筑物的安全要求。 5.3上部变形量过大解决措施 

本工程主要通过在基坑外侧约8m位置处设 置一排“锚拉桩”,之间设置拉梁,控制上部 

位移变形。 

(1)锚拉桩设计参数:桩径0.8m,桩间  ̄E4.8m,桩长6.0m,桩身混凝土强度为C25,主 

87ld m 

286.2kN/m 294.6kS/m 345.1kN/m 358.2kN/m 30lkN/m / / ¨_i 

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l … 一 ‘ t :\ \ \ 

深度(m) 筋配筋为10中25,箍筋为 8@200mm,架立筋为 

16@2000mm,主筋混凝土保护层厚度为50mm, 锚拉桩连梁设计参数同护坡桩连粱设计参数。 

(2)拉梁设计参数:拉梁尺寸900mm ̄5OOmm, 

主筋配筋为6 625+2 620,箍筋为dP8@2OOmm,主筋 的保护层厚度为50mm。 

(3)采用同济启明星软件分析设计结 果,见图3。 

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水平位移(咖) 弯矩(kN牢m) 剪力(kN) Max: 10.9 -616.5 336.2 —424.1 393.3 图3包络图(水土分算,矩形荷载) 

由图3可判断,其位移量仅l0.9mm, 

边建筑物的影响较小。 

6基坑变形观测数据 6.1基坑变形监测 对周 本工程为一级基坑,按照GB50497—2009《建 筑基坑工程监测技术规范》及京建发435号文件要 

求,对此部位主要进行支护结构水平、竖向位移, 

周边道路沉降,深层水平位移,锚杆轴力及周边 

建筑物进行观测,具体监测点布置见图4。 

图4监测点平面布置图 

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6.2基坑变形监测结果 

本工程自201 3年1 1月1 7日开始施工,于 2015年1月7日停工,开挖深度为24.5m。截止至 

2016年5月份,基坑尚未回填或采取加固措施, 

期间一直按要求进行观测,以支护结构水平位 移、深层水平位移及既有建筑物(西城区财政 局)位移变形为例,其第三方监测单位中兵勘 

察设计研究院检测数据结果如下: 

(1)护坡桩坡项水平位移观测记录,见 表2。 

基坑支护水平位移观测记录表 表2 

工程 监测 名称 北京市西城区兵马司胡同项目 边坡水平位移 编号 2l6 项目 

工程 监测 地点 西城区丰盛胡同 GTS—l02N 2N2799 仪器 

监测 施工 单位 中兵勘察设计研究院 基坑开挖至一24.5m 进度 

报警 日期 2016年5月l8日 30mm 单位 mm 值 

上次 本次 累计 变化速率 上次 本次 累计 变化速率 测点 初测值 测点 初测值 位移值 位移值 位移值 (mm/d) 位移值 位移值 位移值 (mmfld) 

JK23 0 0.6 0.9 —8.8 0.23 JK25 0 —1.2 -1.4 —20.4 —0.35 

JK24 0 0.9 0.9 —6.9 O.23 JK26 0 —0.2 —0.5 —5.5 —0.13 

说明 位移值为“一”时,表示基坑内位移,位移值为“+”时,表示向基坑外位移 

(2)护坡桩深层水平位移观测记录,见图5。 

支护结构深层水平位移监测报表 

疆貉离 i票餐车藤国际垒融 项目_ {}键茎 巢 观测子L器:~26 JlL 编号:CX4—188 中阐241号桩CX4 当 前{i)值:20 .3. 观测日苴J :本 突:05 月16日: 次:05月12日 豫靡(砧 霉计位穆 奉次垃移 变亿谨鼙 i l I (ram/,-1“ f l。U .fU —U. q 一U.UtJ 2 f q 三8:88 { i 3.U 6.8f —U. I 4. b—Uf三8:8} 5.U q. T —.U4 i 6.U b.1 一口.U —U.U1 7 6q6 —UU2 一UIJ1{ g.U .6 U.Ub U.Ul 日.U t. U.U U.1.12 U f.4f U6 g{ l1.U .UU U.1 U.Ub lZ.U t. 6 U. U。口6 z l3.口 S. b U.16 U.Ug Iq.U .1b U. l U.IJb 1b.U . U.U8 U.UZ 16.U . U.1q U.Uq 1,.U . 3 U.U6 U.U 1 .0 .口q U.16 U.U4 2U.U b.96 U.14 U.Uq. } j 21.U 勺.bb 一U.U 一U.U1 2 .U .98 口.口T U.U2 2 .U .1U —U.U 一U.U 24.U 1.b4 —U.U1 U.UU 2b.U 1.U 一U.U 一U。U 饕爨缝珏蔫 t ‰ 26.U U. U.U6 U.LI I 图5护坡桩深层水平位移观测记录 

(3)周边建筑物位移观测记录,见表3。 

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基坑周边建筑物沉降观测成果表 表3 

工程 北京市西城区兵马司胡同项目 监测 名称 项目 周边建筑物沉降观测 编号 185 

工程 西城区丰盛胡同 监测仪器 地点 及编号 Trimble Dini03 

监测 中兵勘察设计研究院 施工 单位 进度 基坑开挖至一24.5m 

日期 2016年5月18日 报警值 50mm 单位 高程m/沉降值mm 

本次 累计 变化速率 本次 累计 变化速率 测点 高程 测点 高程 沉降值 沉降值 (mm/d) 沉降值 沉降值 (mm/d) 

C11 52.5805 0.0 2.0 0.00 C16 破坏 2.5 0.00 

C12 52.1746 0.0 2.0 0.00 Cl7 破坏 一0.8 0.00 

C13 52.1508 —0.2 7.7 —0.05 C18 52.0597 —0.2 —3.5 —0.05 

C14 52.1233 —0.2 8.0 —0.05 C19 52.1039 0.3 —2.1 0.08 

C15 52.1295 —0.4 8.2 —0.10 

说明 沉降值为“一”时,表示下沉,沉降值为“+”时,表示反弹 

7总结 (1)通过上述各项实际施工过程中监测 

数据与理论数据对比,如JK23测点的水平位移 约为8.8mm,稍小于理论位移量10.9mm,二者基 

本吻合,由此可见通过“锚拉桩”的设置可有 

效的控制上部位移变形,对于“锚拉桩”的埋 深可与第一道锚杆位置相当。 (2)周边既有建筑物最大沉降量约 

8.2ram,最小沉降量为2.0mm,位移量随距离的 增加而减小,初步可判断一倍基坑深度范围外