【摘要】地下空間的發(fā)展已經(jīng)成為人們生產(chǎn)、生活、娛樂等必不可少的一部分，基坑支護形式的日益完善，既保障了基坑施工的安全又能節(jié)約成本。本文以華能集團人才創(chuàng)新基地后勤樓基坑工程為依托，通過現(xiàn)場預應力錨桿張拉力及坡后土體水平位移監(jiān)測，研究這一支護結構在基坑支護中的變形規(guī)律，為北京地區(qū)類似基坑支護工程優(yōu)化設計和科學施工提供參考。
引言
隨著城市的發(fā)展及城市人口的增多，高層建筑不斷涌現(xiàn)。與此同時，基坑工程向著規(guī)模大、深度更深的方向發(fā)展，因此，基坑的開挖和支護仍是建筑工程界的難點和熱點問題之一[1]，加之目前土力學有關理論并非十分成熟，設計和施工多半采用傳統(tǒng)理論及當?shù)亟?jīng)驗進行[2-3]，工程事故屢有發(fā)生。因此，本文以華能集團人才創(chuàng)新基地后勤樓基坑工程為背景，通過現(xiàn)場實際監(jiān)測，研究預應力錨桿復合土釘墻支護體系受力變形規(guī)律，為北京地區(qū)類似基坑工程支護結構優(yōu)化設計和科學施工提供參考。
1工程概況
1.1工程概況
該工程位于北京市昌平區(qū)未來科技城南區(qū)C89地塊，溫榆河南岸，北七路以南。根據(jù)設計提供的有關圖文資料，后勤樓用地面積17107m2，總建筑面積約45710m2，其中地上部分約29610m2，地下部分約16100m2。
1.2工程地質(zhì)條件
根據(jù)勘察報告，該場地上部為填土層，其下為新近沉積層及一般第四紀沖洪積層，具體各層巖土層的主要物理及力學指標。
該場區(qū)含有三層地下水：第一層地下水類型為上層滯水，穩(wěn)定水位埋深2.0～4.3m，主要含水層為粉砂②2及粗砂③3層，以大氣降水等為主要補給方式，以蒸發(fā)為主要排泄方式，地下水位變化無規(guī)律，受人為活動及大氣降水影響較大；第二層地下水類型為潛水，穩(wěn)定水位埋深8.7～11.5m，局部微承壓，主要含水層為中砂④層，主要補給來源為地下徑流，主要排泄方式為側向徑流，地下水位自7月份開始上升，9至10月份達到當年最高水位，隨后逐漸下降，至次年的6月份達到當年的最低水位，平均年變幅約1～2m；第三層地下水為承壓水，穩(wěn)定水位埋深19.4～21.8m，含水層為中砂⑤1層與中砂⑥2層，主要補給來源為地下水側向徑流，主要排泄方式為側向徑流。
2支護方案及監(jiān)測方案
2.1基坑支護方案
本基坑工程主要采用預應力錨桿復合土釘墻進行支護，復合土釘墻支護深度9.56m，放坡角度73.3°；設計土釘5道，預應力錨桿1道（第二道）。土釘長度7.00～10.00m；錨桿長度15.00m，其中自由段5.00m，錨固段10.00m。水平間距1.50m，豎向間距1.50m，傾角均為15°，排間交錯布置。土釘人工成孔，孔徑120mm；錨桿機械成孔，孔徑150mm。常壓灌注水泥漿，漿體強度M20，土釘材料為1Φ18螺紋鋼筋，錨桿采用1-7Φ5鋼絞線。噴錨面層為Φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)和1Φ14螺紋鋼筋橫、縱向壓筋，噴射10cm厚C20細石混凝土，混凝土配合比根據(jù)試驗確定，一般經(jīng)驗值為水泥：砂子：碎石＝1：2：2。錨桿腰梁采用20號槽鋼，預拉力為150kN，鎖定力為120kN。
土釘墻地面設拉錨，地錨設在基坑外1.00m處，采用118螺紋鋼筋，打入式，深度1.50m，間距3.00m，與首層土釘拉結。
2.2監(jiān)測方案
本工程施工實施動態(tài)控制及安全管理，通過現(xiàn)場監(jiān)控量測，掌握基坑地層、地下水、復合土釘墻支護結構體系等的工作狀態(tài)信息。通過對量測數(shù)據(jù)的整理和分析，及時確定采取相應的施工措施，確保工程安全和施工工期。在基坑開挖過程中。
3監(jiān)測數(shù)據(jù)
在基坑開挖過程中，基坑監(jiān)測能夠直接反應施工期間的安全性，并將現(xiàn)場監(jiān)測的結果及時反饋，對于及時修正支護結構設計和施工方法意義重大[4-5]。本文分析預應力錨桿復合土釘墻這一支護結構的變形規(guī)律，重點對水位、錨桿內(nèi)力和支護結構外土體深層水平位移進行了監(jiān)測分析。
3.1水位
本工程基坑開挖之前，已對基坑及周邊進行了專項地下水處理措施（管井降水）。通過現(xiàn)場水位觀測，地下水平均水位約-12.0m，即比基底深2.5m左右。由此可見，地下水通過專項處理措施后，對基坑開挖及邊坡支護無影響。
3.2錨桿內(nèi)力
本基坑工程復合土釘墻支護體系中，第二道為預應力錨桿，其余均為土釘，故在第二道安裝錨索計。由監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，第二道預應力錨桿張拉后，起初稍有一些回彈，隨著基坑的開挖，錨桿內(nèi)力繼續(xù)增長，一方面說明錨桿施加預應力后起到了一定的效果，另一方面說明由于各種客觀因素的影響，錨桿預應力一般會有應力松弛的現(xiàn)象；當開挖至基底時，錨桿內(nèi)力的變化基本趨于穩(wěn)定。
3.3坡后土體水平位移
基坑開挖過程中，土方開挖需與土釘墻支護施工相互配合，即：基坑開挖過程分為六步。通過現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，起初坡后土體變形最大點發(fā)生在最上部，當?shù)诙李A應力錨桿施加后，坡后土體向基坑外稍有變形，但隨著基坑的開挖，土體向基坑內(nèi)變形繼續(xù)增大，且最大位移點向下移動，坡后土體變形呈“弓”字形，當基坑開挖至基底時，土體最大變形為20.3mm，在-5.0m處，并且變形趨于穩(wěn)定，最大位移點大約發(fā)生在距基坑頂部1/2的深度處。
4結果分析與研究
本論文通過現(xiàn)場施工監(jiān)測，對預應力錨桿復合土釘墻這一支護體系錨桿內(nèi)力及坡后土體變形進行分析，得出如下結論：
?。?）當基坑開挖至-5.0m時，基坑坡后土體最大變形發(fā)生在頂部，并且一般變化量不大。
?。?）當?shù)诙李A應力錨桿施工且張拉完畢后，坡后土體變形向基坑外移動，變形回彈量約為20%。與此同時，錨桿內(nèi)力存在著較大的預應力損失，大約損失30%。
?。?）隨著基坑后續(xù)開挖，坡后土體變形最大點位置向下移動，錨桿內(nèi)力也繼續(xù)增加。開當基坑開挖至基底時（-9.56m），坡后土體最大變形量為20.3mm，在-5.0m處；錨桿內(nèi)力增加為150kN，比預加軸力增加25%。
5結論
本論文以華能集團人才創(chuàng)新基地后勤樓基坑為背景，通過現(xiàn)場監(jiān)測對基坑支護結構（預應力錨桿復合土釘墻）的變形規(guī)律進行了研究，主要結論有：
（1）支護結構最大水平位移與開挖深度和時間密切相關，基坑開挖至-5.0m時，坡后土體呈前傾形曲線，坡頂水平位移最大，隨著基坑的開挖和土釘及預應力錨桿的施工，坡后土體變形曲線由前傾形逐漸向“弓”字形轉化，最大水平位移發(fā)生的位置也隨之下移，并且最大位移位置大約在基坑開挖深度的1/2處。
?。?）在開挖過程中，第二道預應力錨桿張拉完畢后存在著較大的預應力損失，大約損失30%，但是隨著基坑后續(xù)開挖，錨桿內(nèi)力又有所增長，當基坑挖至基底時，錨桿內(nèi)力為150kN，比張拉力增長25%。說明預應力錨桿對基坑變形起到至關重要的作用。
（3）預應力錨桿可以協(xié)調(diào)整個支護結構的受力情況，提高邊坡抗滑移穩(wěn)定性和減小邊坡及坡后土體深層水平位移。
?。?）通過現(xiàn)場監(jiān)測，可以不斷優(yōu)化計算方法和計算參數(shù)，更準確的判斷基坑變形規(guī)律及受力特點，從而預測基坑開挖過程中的變化，真正意義上的監(jiān)測指導施工，實現(xiàn)信息化施工。
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