桩锚复合土钉支护基坑变形试验分析

景海河等：桩锚复合土钉支护基坑变形试验分析　１３５　
桩锚复合土钉支护基坑变形试验分析　
景海河，赵雷，满云芬，杨广超，李海龙　
【黑龙江科技学院建筑工程学院，　哈尔滨１　５００２７）　

【摘要】　以北京某实际工程为研究背景，对桩锚复合土钉支护形式基坑侧壁位移进行现场监测试验，分析　
基坑开挖时基坑侧壁及周围土体的位移变化规律。试验结果表明：桩锚复合土钉支护基坑侧壁位移随基坑开挖　
深度的增加而逐渐增大，当第一道预应力锚杆施工完成，基坑侧壁位移变化速度有所减缓，施工完成以后，基坑侧　
壁位移变化趋于稳定。基坑周围深层土体的最大位移并没有出现在地表，而是在地表以下一２．５ｍ处，整体呈现　
“鼓肚”的形式。　
【关键词】深基坑；桩锚复合土钉支护体系；监测分析；现场试验　
【中图分类号】　Ⅲ４７３．２　【文献标识码】　Ｂ　【文章编号】　１００１—６８６４（２０１３）Ｏ８—０１３５—０３　

基坑侧壁位移对施工安全有重要影响，桩锚复合　
土钉支护形式造价低廉，并可以有效控制坑壁位移，　在基坑工程中应用广泛　。　。何满潮、乾增珍　根据　基坑侧壁位移所产生的支护结构变形需考虑开挖深　度及场地条件等相关因素，对基坑工程的安全、稳定　进行详细分析。应宏伟　以北京市实际工程为试验　研究对象，明确了开挖引起基坑侧壁位移与周围土体　位移显示出的空间效应。宋二样　等基于北京市实　际工程进行现场试验研究，认为采用桩锚复合土钉支　护形式能使坑壁位移尤其是销杆与面层连接处的水　平位移明显减小。本文基于北京某实际工程，对桩锚　复合土钉支护基坑变形进行现场监测试验，分析基坑　开挖时基坑侧壁及周围土体位移变化规律，以供类似　工程参考。　１　工程概况　拟建场地位于北京市丰台区，拟建建筑物总用地　１８７０４．１０２ｍ　，总建筑面积９９２８７ｍ　，工程设计４－０．Ｏ０　标高相当于绝对标高：４４．４０ｍ，地面标高为４４．２０ｍ，基　坑底标高：深区为一２０．２５ｍ、浅区一１９．７５ｍ。深区基　坑深度为２０．０５ｍ，浅区基坑深度为１９．５５ｍ。　１．１　工程地质及水文地质条件　地貌单元属永定河冲洪积扇的中后部，按照成因　类型、沉积年代划分为人工填土层、新近沉积层、一般　第四纪沉积层和第三纪泥岩、砾岩层四大类，按其工　程性质，地层分为６个大层及５个亚层，其中第１层为　人工填土层，第２层为新近沉积层，第３层一６层为一　般第四纪沉积层。地下水位埋深为２５．２Ｏ～２５．５０ｍ，　相应水位标高为１８．６６～１．９．０４ｍ。　１．２基坑支护方案　（１）　土钉墙支护：地面一０．２０至一５．５０ｍ采用　１：０．２５放坡，共设置３排土钉。土钉长度分别为：　６．Ｏ０、７．Ｏ０、５．ＯＯｍ，水平间距１５００ｍｍ，土钉竖向排距　１５００ｍｍ，错列布置。　（２）　护坡桩：护坡桩桩径为　８ｏ０ｎ吼，桩间距为　
１６００ｒａｍ，桩顶设计标高为一５．５０ｍ，桩长为１８．７５ｍ。　
桩顶设置一道钢筋混凝土联梁，联梁断面尺寸为　
８００ｒａｍ　Ｘ６００ｒａｍ。　
（３）　桩间土：桩间土表面铺设钢筋网片并别入　
水平筋，在桩间土表面喷射一层厚度约５０ｍｍ左右的　
Ｃ２０喷射混凝土。　
（４）锚杆：设置三道预应力锚杆，土层预应力锚　
杆成孑Ｌ直径设计为＋１５ｏ。具体设计参数见表１、表２。　

表１　预应力锚杆设计参数　

表２　预应力锚杆施工设计参数　
２支护结构变形监测方案　
２．１　围护结构侧向位移监测　
深层土体位移监测使用ＣＸ一３Ｃ系列测斜仪，长　
７８０ｍｍ、直径＋２８ｍｍ、导轮间距５００ｍｍ、测量精度　
４－０．Ｏｌｍｍ／５ＯＯｍｍ、分辨率４－２ｓ。钢筋笼放入孑Ｌ中之　
前，第一排测斜管应已经固定其上，并从上置下对准　
滑槽，做好封闭处理，不可让混凝土进人管内，保证探　
ｌ３６　低温建筑技术　２０１３年第８期（总第１８２期）　
头可以顺畅滑动。安装时导槽方向应该为桩的垂直　
方向，测量时先将侧头导轮卡置槽内，并逐渐滑至孔　
底，记住深度标志，此时应避免侧头与井底发生冲击。　
侧头拉近至最近深度为起点，每隔０．５ｍ测读一次，然　
后调转重新测量，可保证检测的准确性。　
２．２　围护结构水平位移监测　
水平位移监测使用日本产ＳＥＴ２５０ＲＸ型全站仪进　
行观测。基准点布设原则是水准基点在变形区域外　
埋设３个地面水准点ＢＭ１、ＢＭ２、ＢＭ３构成基准监测　
网。为了防止基准点受到冻胀的影响，基准点的埋设　
深度不小于１．５ｍ，以保证基准点的稳定。本工程采用　
小角法进行位移测量，在基坑周围布设了４条水平位　
移监测基线，基线两端各布设一个基准点，编号分别　
为Ｋ１、Ｉ（２、　、Ｋ４。基坑边坡位移的观测点沿基坑周　

边每隔１５￣２０ｍ左右布设一点，共布设观测点２４个，　
点位及编号详见图１。　

图１基坑顶部位移监测点布设示意图　
３监测结果分析　
３．１　围护结构侧向位移　

Ａ１水平位移趋势图　Ａ２水平位移趋势图　Ａ３水平位移趋势图　

｝　Ｉ　＋　Ｉ　＋　＋　＋　｝　＋　
野湃砰即　
量　§　骂　弓　

Ａ４水平位移趋势图　Ａ５水平位移趋势图　

Ｉ　ｌ　｛　｝　｝　｝　｛　｝　｝　
研卵印　
呈　３　点　

图２各测点水平位移图　
如图２所示，监测点Ａｌ—Ａ５的最大位移基本出　
现在地面以下一２．５ｍ处，整体呈现“鼓肚”的形式，最　
大水平位移为一２０．２５ｍｍ，越是接近基坑底部，位移变　

化越小。由以上测斜管监测曲线得出：　
（１）基坑开挖初期，测斜管监测的实际位移量　
较小，平均位移量为１．５ｍｍ左右。Ａ４点监测位移向　
景海河等：桩锚复合土钉支护基坑变形试验分析　１３７　
正方向移动，分析其原因为桩顶土体的不均匀沉降导　
至此现象的出现。　
（２）基坑开挖至一５ｍ时，深层土体位移逐渐加　
大，并且变化速度快，分析认为这是由于第一排锚杆　还没有施工，土体对护坡桩的相对作用力还没有约　束，使得其变化速度较　鼹　（３）　基坑开挖至一ｌＯｍ时，观察各监测点变形　速度有所减缓，Ａ３点出现正方向移动，分析原因为第　一排锚杆预应力发挥的作用，且Ａ３点下部土体有小　部分的软土层，使得预应力锚杆效果加强。　（４）　基坑开挖至基底，从各点位移变化量看出　量　点　嘲　趟　嘲　＋ｓ３点位移监测值　＋ｓ３点位移监测值　监测时间，ｄ　基　卿　蛹　位移仍然向着负方向移动，但速度平缓，各点的位移　曲线呈现上部发散，下部收敛。总结监测过程，基本　位移变化量不大，未出现达到预警值情况。　３．２维护结构水平位移　
本工程项目监测点较多，且监测周期相对较长，　
在这段时间里，本基坑遇到北京６１年一遇的特大暴雨　
及寒冷天气等恶劣天气的影响，导致监测数据量较　
大，且监测数据比较有研究价值。考虑到篇幅所限，　
本文以实际监测值为基础，重点选择基坑开挖深度较　
大，放坡较小，最为典型的监测点作为研究对象，如此　
对监测结果进行分析。　

＋Ｓ４点位移监测值　

图３各点水平位移累积变化量　
从监测的结果来看，ｓ４点在基坑开挖前期偏移较　
大，偏移量为３４．２８ｒａｍ，这是因为在此段时间，土方开　
挖较密集，然而此观测点在基坑土方出土道附近，土　方车及开挖设备出入于基坑内外导致基坑顶部荷载　相对较大，所以此点的位移变化较大。　基坑开挖前期由于卸荷的作用，基坑位移较大，　在锚杆施工完毕后，位移变化趋于稳定，监测中期基　坑侧壁位移出现明显下降趋势，分析原因为雨水渗流　改变土体自身力学性质，很大程度上降低了土体的抗　剪强度，所以出现不同程度的位移变化。进入冬季以　后，从监测曲线可以看出，基坑侧壁位移呈现上涨趋　势，整体呈现增大１５ｍｍ的位移值，这是由于深基坑周　围土中孑Ｌ隙水和外给水结晶体、冰夹层、透镜体等受　到冷冻影响而形成冰侵入体，土体的相对体积增大，　从而导致基坑侧壁水平位移出现增长。　４结语　（１）　由图中基坑位移的变化曲线我们可以看　到，对基坑周围土体的位移影响较大的时间段是基坑　开挖初期，此时位移变化较大，当施工完成后，土体位　移变化逐渐趋于稳定。基坑周围深层土体的最大位　移并没有出现在地表，而是在地表以下一２．５ｍ处，整　体呈现“鼓肚”的形式。　（２）　各层的预应力锚杆施工会减小基坑侧壁位　＋ｓ＿４点监测时间，ｄ　移变化，锚杆施工完成后，锚索的预应力可以有效的　控制基坑侧壁的水平位移，加强了支护结构的稳定性。　（３）　受降雨影响，基坑侧壁位移出现减小趋势。　
在降雨停止后，基坑侧壁水平位移变化量不大，基坑　
整体从新恢复稳定。受降温影响，基坑侧壁水平位移　
出现增大趋势，增长幅度为１５ｍｍ。　

参考文献　
［１］武崇福，李长洪，毕鑫，冯庆波．深基坑预应力锚杆轴力分布　
研究［Ｊ］．建筑结构，２０１１，８．　
［２］李涛，钱霄，宋常军，刘波，吴云龙．砂卵石地层桩锚支护结构　
稳定性实例研究［Ｊ］．中国安全生产科学技术，２０１１，１．　
［３］　何满潮，乾增珍，汪仁和．ＢＰ神经网络在深基坑工程支护方案　
优选的应用［Ｊ］．矿业研究与开发，２００４，２４（２）：２２—２３．　
［４］应宏伟，王奎华，谢康和，潘秋元，陈中麟．杭州解百商业城半　
逆作法深基坑支护没计与监测［Ｊ］．岩土工程学报，２００１，２３　
（１）：８０—８４．　
［５］宋二祥，邱明．基坑复合土钉支护的有限元分析［Ｊ］．岩土力　
学，２００１，２２（３）：２４１—２４５．　

［收稿日期］２０１３一ｏ４—１５　
［作者简介］景海河（１９６３一），男，黑龙江鸡西人，教授，博士　
后，硕Ｉ　生导师，研究方向：岩土工程。　

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