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作者：鄭曉敏

  在基坑支護(hù)形式中樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)以其較高的經(jīng)濟(jì)性和施工簡(jiǎn)捷性得到廣泛應(yīng)用，但是，在軟土基坑中樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是關(guān)鍵，在軟土基坑設(shè)計(jì)時(shí)不僅要驗(yàn)算樁錨結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性還需注意軟土地基的穩(wěn)定性。本文以某采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的軟土基坑工程為例，該工程在施工過(guò)程中出現(xiàn)了數(shù)十厘米位移，為了保證工程的順利進(jìn)行隨即進(jìn)行了搶修；主要分析了該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失效的原因及處理措施的效果，為軟土基坑工程設(shè)計(jì)提供參考。

1  工程概況

    連云港某基坑采用1排支護(hù)樁加l排預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計(jì)，支護(hù)樁采用PHC600預(yù)應(yīng)力管樁，樁長(zhǎng)12m，嵌固于黏土層中，錨索采用3束7絲鋼絞線。錨索錨固角度為350~ 400，錨固長(zhǎng)度為8m，錨固段位置為強(qiáng)度較好的黏土層，基坑開(kāi)挖平均深度約為4. 1m。基坑平面形狀及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置如圖1所示�；�坑所在場(chǎng)地為典型的海相軟土場(chǎng)地，地基土物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

2  基坑變形及處理過(guò)程

    基坑先從北部開(kāi)挖，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示基坑變形均在預(yù)警值之內(nèi)，但是施工至基坑南部時(shí)，發(fā)現(xiàn)27~30號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形較大且有加劇發(fā)展的趨勢(shì)，支護(hù)樁傾斜嚴(yán)重，傾斜后現(xiàn)場(chǎng)情況如圖2所示。

    施工全過(guò)程27~30號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處樁頂位移監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3所示，29號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量最大，28號(hào)位移量略小于29號(hào)，27及30號(hào)相對(duì)較小，但仍然超出了預(yù)警值。

    該處基坑從5月25日開(kāi)挖施工，至6月7日開(kāi)挖完畢，當(dāng)天上述監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移已經(jīng)接近預(yù)警值。6月8日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示27~30號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)樁頂位移分別已達(dá)71，122，135，52mm，已經(jīng)超出預(yù)警值，隨即進(jìn)行了應(yīng)急處理，采用砂袋在坑底處進(jìn)行了堆載，施工至6月16日時(shí)，該處樁頂變形減緩，位移值控制在485mm左右，但是施工至6月25日時(shí)變形驟然加劇，位移量增大至567mm，經(jīng)過(guò)研究決定在此處加鋼管支撐，至6月29日位移量緩和發(fā)展至669mm，隨后的監(jiān)測(cè)顯示，樁頂位移發(fā)展穩(wěn)定，至7月3日后變形維持在696mm，直至8月21日施工結(jié)束變形量仍然控制在696mm。

3基坑失穩(wěn)原因分析

3.1  監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

    該基坑經(jīng)過(guò)兩次搶險(xiǎn)處理后雖然使得工程順利完成，但是其原因值得思考，本文將繼續(xù)分析該基坑失穩(wěn)的原因以便為類(lèi)似工程提供參考。除了上述分析的4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移雖然未達(dá)預(yù)警值，但是其位移量仍達(dá)45mm左右，最大位移值為48mm，說(shuō)明整個(gè)基坑變形均較大。

    為了分析深層土體變形情況，先以變形量最大的29號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖4所示，6月10日數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)基坑第1次變形加劇，從圖中可以看出最大位移值約在地表下2m，坑底以下變形量較小，認(rèn)為基坑可能將沿坑底處滑動(dòng)。6月19日數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)砂袋堆載處理后變形穩(wěn)定時(shí)，此時(shí)最大位移位于地表處，且坑底處位移也有較大增加。6月29日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于第2次變形加劇，地表以下8m處仍有較大位移，變形有向深層次發(fā)展的趨勢(shì)。8月5日為最終穩(wěn)定時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示坑底以下數(shù)米仍有較大變形，說(shuō)明此時(shí)的基坑存在深層次滑動(dòng)的可能。

 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)總體來(lái)看，基坑變形普遍較大，分析認(rèn)為其根本原因是軟土的工程性質(zhì)所致，采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)很難有效控制基坑變形，軟土中的樁錨結(jié)構(gòu)在土體變形較大時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，其原因一是軟土對(duì)錨索的約束較弱，當(dāng)土體變形過(guò)大時(shí)錨索容易出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，加之樁體變形而出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；二是軟土中支護(hù)樁樁底嵌固不夠，如本工程只是嵌固在黏土層中，樁體水平向剛度低，難以抵抗水平向變形。如圖5所示，特別是在錨固角度較大時(shí)，錨索對(duì)支護(hù)樁的限制作用減弱使之更易產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這一點(diǎn)也可以從圖4中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看出，基坑深層位移分布呈傾斜狀。

    另外，施工速度也是導(dǎo)致該基坑失穩(wěn)的重要原因之一，失穩(wěn)處基坑近4m深，開(kāi)挖至坑底時(shí)間為15d，樁側(cè)土壓力釋放過(guò)快也將使得變形難以控制。

3.2數(shù)值模擬分析

    通過(guò)以上分析可知樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在軟土中容易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致基坑變形加劇，特別是錨固角度較大時(shí)，這一現(xiàn)象更趨嚴(yán)重。因此，建立數(shù)值模型分析這一現(xiàn)象。

    數(shù)值模型建立的依據(jù)為圖1中所示工程實(shí)例，模型尺寸40m×40m，如圖6所示�；�坑開(kāi)挖深度為4. 1m，土層參數(shù)如表1所示，預(yù)應(yīng)力錨索采用FLAC自帶的結(jié)構(gòu)單元cable，錨索錨固于黏土層中，管樁采用實(shí)體單元，樁長(zhǎng)為12m，土體本構(gòu)為莫爾一庫(kù)侖模型。

    分析時(shí)設(shè)置錨固角度為250，300，350，400，450，500共7種工況，錨固角度為錨索與水平向的夾角。圖7為錨固角度為35。時(shí)的基坑水平位移云圖，可以看出最大位移發(fā)生在支護(hù)樁樁頂附近，其值為45. 195 mm，與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致，說(shuō)明數(shù)值模擬結(jié)果可靠。土體位移隨著深度的增加逐漸減小，至樁底處變形幾乎為0。

    其余工程工況計(jì)算所得規(guī)律與此類(lèi)似，各工況基坑最大水平位移對(duì)比如圖8所示，從圖中可以看出，隨著錨固角度的增大，基坑最大水平位移隨之增大，特別是當(dāng)錨固角度達(dá)450以后，最大水平位移迅速由數(shù)厘米增大至數(shù)十厘米。

    圖9為各種工況下樁身位移分布情況，可以看出，當(dāng)樁身位移較小時(shí)，即圖中錨固角度為250及300時(shí)，樁身位移呈非線性分布，最大位移位于樁頂以下約2m處。當(dāng)錨固角度達(dá)350以后樁身位移基本呈線性分布，最大位移均位于樁頂，最小位移位于樁底，這種變形發(fā)展規(guī)律與圖4中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一致。當(dāng)錨固角度達(dá)450后，樁頂位移迅速增大，且當(dāng)錨固角度為550時(shí)，樁底甚至出現(xiàn)了負(fù)位移。

    為了說(shuō)明軟土中支護(hù)樁樁底嵌固作用弱，本文還計(jì)算了不同樁長(zhǎng)的工況，設(shè)置樁長(zhǎng)分別為10，11，12，13，14，15及16m共7種工況。錨固角度為35。，其他計(jì)算條件與前述一致。計(jì)算結(jié)果如圖10所示。從圖中可以看出，隨著樁長(zhǎng)的增加，基坑最大水平位移先是迅速減小，然后趨于平緩，樁長(zhǎng)為16m時(shí)仍有26mm的位移量，這也說(shuō)明在軟土中樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的局限性。但是仍然可以通過(guò)增加樁長(zhǎng)來(lái)提高基坑的穩(wěn)定性，如本文實(shí)例中樁長(zhǎng)增加很有可能避免失穩(wěn)。

4  結(jié)語(yǔ)

    1)通過(guò)實(shí)例分析可知，文中基坑失穩(wěn)根本原因?yàn)檐浲凉こ绦再|(zhì)差，且樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在軟土中容易轉(zhuǎn)動(dòng)加劇了基坑變形，另外施工速度過(guò)快也是該基坑失穩(wěn)的重要原因。

    2)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)中錨索錨固角度越大越容易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，另外軟土中樁體嵌固作用較弱，其抵抗水平向作用的能力較低，使之不能有效控制基坑變形。

3)在軟土基坑工程中，施工速度必須控制，錨索宜盡量選擇較小錨固角度，宜盡量增加樁體嵌固深度以提高其側(cè)向剛度。

5[摘要]某軟土基坑采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑開(kāi)挖完畢后坑體變形突然增至數(shù)十厘米，隨后經(jīng)過(guò)坑底處砂袋堆載和鋼管支撐使得工程順利完成。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為其原因一是施工速度過(guò)快，使得變形無(wú)法收斂，二是軟土中樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)容易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，特別是在錨索錨固角度較大和樁體嵌固深度較淺時(shí)，因此在軟土基坑中采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)，如減小錨固角度、增大樁長(zhǎng)等。