北京市中心地段24m超深基坑支护工程关键技术研究与应用

刘满平

上海建工七建集团有限公司

［摘要］近年来,随着北京市经济的快速发展,位于北京市中心房屋及地铁线路越加密集，

深基坑工程越来越多,基坑开挖深度越来越深,随着开挖深度增加和周围环境的不断复杂化，对于深基坑高层建筑施工难度逐渐加大。常见的基坑支护型式主要有：排桩支护，桩撑、桩锚、排桩悬臂；地下连续墙支护，地连墙+支撑；水泥土挡墙；钢板桩支护；土钉墙（喷锚支护）；逆作拱墙；放坡；基坑内支撑等等。本文就有别于上述常规支护型式采用锚杆桩（护坡桩＋预应力锚杆）在超深基坑支护应用的工程实例进行了分析总结,对支护结构的强度、嵌入深度、支护受力及构造进行设计和详细计算，做到结构可靠、经济合理，确保安全。本文以北京市某中心地段24米深基坑工程实例对基坑支护技术进行探讨。

关键词超深基坑预应力锚杆桩护坡桩结构稳定

中图分类号：TV551.4文献标识码：A文章编号：

一、概况

拟建工程位于北京市西城区菜市口大街以东，北至骡马市大街，东临粉房琉璃街，南至规划米市胡同。总建筑面积约726000m2，地上16～19层、地下4～5层；建筑高度为69～79m，基坑深度按H=24.0m。具有以下特点：

①基坑深度达24.0m，属于超深基坑；②基坑开挖面积大，平面面积约17000m2；

③本工程位于市中心繁华地带，车流量大，来往人员多，交通管制多，交通状况不好，基坑土方挖运、材料运输难度很大。场地北侧的骡马市大街下为正在施工中的7号地铁，与拟建地块红线相距仅30m左右，临近古建筑南海会馆（康有为故居）、李万春故居、泾县会馆原址。施工过程中要保证施工过程安全和结构施工期间的基坑安全，对现场文施工要求较高。

④针对本工程基坑的以上特点，支护形式的选择本工程基坑较深，无放坡位置，基坑边坡拟采用锚杆桩（护坡桩＋预应力锚杆）支护方案是本项目研究的内容。

二、基坑方案支护设计

1、方案选择

针对工程的地质和水文地质条件，基坑支护可选择锚杆桩（锚杆＋护坡桩）支护，这两种支护形式均能满足支护要求。土钉墙支护工程造价低，施工工艺相对简单，但需要放坡位置，且满足基坑深度较低。锚杆桩支护的主要优点是控制位移能力强，无需放坡距离，适用于各种深度基坑。

2、设计参数选择

根据地质勘察报告和现场情况，确定如下计算参数：(1)土的容重参照地勘报告和工程经验取值。(2)基本地面荷载取q=20kPa。

(3)土体与锚固体极限摩阻力参照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)取值。(4)桩的砼标号采用C30。

(5)根据基坑情况，本基坑侧壁安全等级为一级。3、基坑支护锚杆桩支护设计

本工程基坑设计深度24.0m，采用锚杆桩支护方案，自地面开始做桩。具体方案为：自地面开始做桩，桩中心距结构外墙1400mm，设计桩径Φ800mm，桩长30.0m，嵌入深度6.0m，桩距1.5m，桩身砼为C30，配筋16Φ25，共布置护坡桩120根。桩顶设一道帽梁，将护坡桩连接起来，其断面尺寸为800×600mm。

预应力锚杆设置六层，锚杆孔径为150mm，注浆材料采用水灰比W/C=0.5的水泥浆，水泥型号采用P.O.42.5。每层锚杆施工完一周后，按照设计荷载进行张拉，锁定在腰梁上。各层锚杆参数如下：

第一层锚杆设在地面下5.0m处，倾角为15°，一桩一锚，锚杆长30.0m，锚筋为3×7Φ5钢绞线，设计抗拔力为380kN，张拉荷载340kN，锁定荷载为285kN，腰梁为2×32a工字钢；

第二层锚杆设在地面下11.0m，倾角为15°，一桩一锚，锚杆长31.0m，锚筋为3×7Φ5钢绞线，设计抗拔力为463kN，张拉荷载415kN，锁定荷载为345kN，腰梁为2×32a工字钢；

第三层锚杆设在地面下14.0m，倾角为15°，一桩一锚，锚杆长31.0m，锚筋为3×7Φ5钢绞线，设计抗拔力为501kN，张拉荷载450kN，锁定荷载为375kN，腰梁为2×36b工字钢；

第四层锚杆设在地面下17.0m，倾角为15°，一桩一锚，锚杆长26.0m，锚筋为3×7Φ5钢绞线，设计抗拔力为495kN，张拉荷载445kN，锁定荷载为370kN，腰梁为2×36b工字钢；

第五层锚杆设在地面下19.5m，倾角为15°，一桩一锚，锚杆长22.0m，锚筋为3×7Φ5钢绞线，设计抗拔力为474kN，张拉荷载430kN，锁定荷载为355kN，腰梁为2×36b工字钢；

第六层锚杆设在地面下21.5m，倾角为15°，一桩一锚，锚杆长22.0m，锚筋为4×7Φ5钢绞线，设计抗拔力为676kN，张拉荷载610kN，锁定荷载为510kN，腰梁为2×36b工字钢；

-锚杆桩支护设计图附图附图-

4、预应力锚杆张拉及锁定

预应力锚杆锚固段浆液强度达到15MPa后，方可进行张拉锁定，张拉值、锁定值符合设计要求。通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚杆的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行。在设计张拉完成6～10d后再进行一次补偿张拉。补偿张拉后，从锚具量起，留出长20～30cm钢绞线，其余部分截去，须用机械切割，严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，然后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。

由于本工程要求工期较紧，加上锚杆分层较多，与其他工序不能产生合理的交叉。为了缩短锚杆张拉等待时间，灌浆水泥选用硫铝酸盐快硬水泥，同时，增加膨胀剂，膨胀剂用

量为水泥的7%。这样，张拉等待期由常规的5~7天缩短为2～3天。

锚杆锚固段浆体强度达到15MPa，可进行锚杆试验。

锚杆验收试验加荷等级及锚头位移测读间隔时间应符合下列规定：初始荷载取锚杆轴向拉力设计值的0.1倍；加荷等级与观测时间按下表规定进行；

在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次；达到最大试验荷载后观测15min，卸荷至0.1Nu并测读锚头位移。

表1加荷等级

观测时

Nu

0.15

Nu

验收试验锚杆加荷等级及观测时间

0.25

Nu

0.45

Nu

0.610

Nu

0.810

Nu

1.015

间试验结果按每级荷载对应的锚头位移列表整理，并绘制锚杆荷载～位移（Q～s）曲线。锚杆验收标准：在最大试验荷载作用下，锚头位移相对稳定。

表2设备名称穿心千斤顶高压油泵

验收试验锚杆张拉设备

型号

YCND100－2002YBZ2－80

张拉检测：应随机抽取锚索总数的5％（不少于3根）进行张拉检测，要求张拉力不小于规定大小，检测合格率达100％后，方可切割锚具外超长部分的钢绞线。锚索张拉中应做好锚索伸长及受力记录，核实伸长与受力是否相符，作好观测直到交验为止。

5、桩间土处理

桩间土采用挂网喷射砼的方法进行处理。工艺流程：

在护坡桩上植筋（膨胀螺栓）→挂钢板网→压筋（Φ18@1500）→喷射砼。施工要求：

(1)护坡桩间土随挖土随作护壁处理。

(2)桩间土清理采用人工清除，自上而下施工，清理至1/2桩径处，并呈外凸弧形，以提高护壁层抗侧压力能力。

(3)桩间满挂钢板网，挂钢板网的顺序要自上而下，钢板网搭接长度不小于300mm。(4)压筋与植筋应焊接牢固，钢板网采用U型短钉（φ8盘条）与压筋进行固定。(5)喷射砼标号不小于C20。喷射混凝土配比为：水：水泥：砂：石子＝0.5：1：2：2，水泥采用P.O.32.5，砂为中砂，石子（豆石或碎石）最大粒径不超过15mm。工作压力为0.3～

0.4MPa，混凝土厚度3～5cm。喷射混凝土的喷射顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8～1.5m范围内，喷射方向垂直指向喷射面。

三、主要创新点

通过工程实施，本课题主要包括以下创新点：

(1)深基坑施工的安全可靠，直接关系着高层建筑的安全性、稳定性和长久性。良好的基坑支护施工技术，是整个工程施工顺利的前提与保证，是整个庞大工程的重要开端。选择合理、安全、经济的施工方案，对基坑支护进行了科学的设计，并采用安全合理的支护技术措施，确保以保证基坑开挖和基础施工能安全、顺利地进行，并不对周围的建筑物、地铁线路和地下管线等产生危害。

(2)本课题提出采用锚杆桩（锚杆＋护坡桩）支护技术进行超深基坑支护从支护的设计和施工两面着手，确保质量。通过精心设计和施工，确保24m深度基坑采用锚杆桩（锚杆＋护坡桩）支护安全可靠，达到了预期目的。经过工程实践的检验，本支护设计基坑安全可靠，经济合理，满足主体结构施工要求。

北京市中心地段24m超深基坑支护工程关键技术研究与应用

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作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

刘满平

上海建工七建集团有限公司城市建设理论研究（电子版）ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu2012(36)

引用本文格式：刘满平 北京市中心地段24m超深基坑支护工程关键技术研究与应用[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版） 2012(36)