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南寧軟巖地區(qū)樁錨支護深基坑工程實例研究

文檔作者：王剛1 熊宗海2 馮建東1 韓建川1 尹凱麗3 文檔來源： 1．湖北中南勘察基礎X-程有限公司 2．中國地質大學(武漢)工程學院 3．武漢豐達地質工程有限公司，		點擊數：	更新時間： 2025年10月31日
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2016年9月上施工技術
第45卷第1 7期CONSTRUCTION TECHNOLOGY 29
DOI：10．7672／sgjs2016170029
南寧軟巖地區(qū)樁錨支護深基坑工程實例研究
王剛1，熊宗海2”，馮建東1，韓建川1，尹凱麗3
(1．湖北中南勘察基礎X-程有限公司，湖北武漢430081；2．中國地質大學(武漢)工程學院，
湖北武漢430074；3．武漢豐達地質工程有限公司，湖北武漢430074)
【摘要]介紹了預應力錨索支護體系在南寧軟巖地區(qū)基坑項目應用中的基坑設計及施工注意事項，并進行了計算
成果分析及變形監(jiān)測成果分析等工作。通過分析，得出工程軟巖具有特殊的工程力學特性；工程軟巖強度隨深度
增加而衰減，基坑側壁表現為“懸臂式”變形趨勢以及明顯的“坑角效應”；軟巖基坑坑底巖體能提供較大抗力；“抱
樁”結合預應力樁錨的聯合支護體系可有效控制支護結構變形等成果。
[關鍵詞]深基坑；軟巖；樁錨支護；設計；施工技術；變形；監(jiān)測
[中圖分類號]TU753；TU475+．9 [文獻標識碼]A [文章編號]1002-8498(2016)17-0029-06
Case Study on Deep Foundation Excavation Engineering with
Pile Anchor Supporting System in Soft Rock Area of Nanning
Wang Gan91，Xiong Zonghai2”，Feng Jiandon91，Han Jianchuanl，Yin Kaili3
(1．Hubei Central South Exploration＆Foundation Engineering Co．，Ltd．，Wuhan，Hubei 43008 1，China；
2．Faculty of Engineering，China University of Geosciences，Wuhan，Hubei 430074，China；
3．Wuhan Fengda Geological Engineering Co．，Ltd．，Wuhan，Hubei 430074，China)
Abstract：In this paper，important matters of design and construction of foundation excavation with
prestressed anchor cable supporting system in soft rock area of Nanning were introduced．And analysis of
the calculation results and the deformation monitoring was carried out．The results mainly show that：soft
rock has special engineering mechanical properties；soft rock strength is weakened with the increase of
depth；the lateral wall of the foundation excavation is shown as‘cantilever’deformation trend and
apparent‘corner effect’；the bottom rock of soft rock foundation excavation can provide great resistance；
‘pile embracing’combined with the prestressed anchor cable supporting system can effectively control
the deformation of the retaining structure．
Key words：deep foundation excavation；soft rock；pile anchor supporting system；design；construction；
deformation：monitoring
0 引言
基坑工程具有較強的區(qū)域性?，而南寧市區(qū)位
于邕江多階地上，下覆第三系湖相沉積軟巖，巖性
主要為泥巖、粉砂質泥巖等軟巖巖層，厚度>
1 200m舊。3。。軟巖具有介于巖石和土體之間的特殊
工程性質H1，但針對軟巖地區(qū)深基坑支護技術的理
論研究甚少，其分析手段、計算模式、變形規(guī)律、破
壞模式等的研究還處于初步階段。此外，國內外針
對預應力樁錨支護體系在軟巖深基坑工程方面的
研究甚少，多數情況下依靠實踐經驗指導深基坑工
[作者簡介]王剛，高級工程師，E-mail：53554941@qq．corn
[收稿13期]2015-05-27；[修訂日期]2016-01-15
程的設計和施工。
在此基礎上，依托南寧基地職工周轉房大樓基
坑支護項目，對深基坑樁錨支護體系在軟巖地區(qū)的
運用進行了深入探討，分析了軟巖的工程受力特
性、樁錨支護技術支護原理，從根源上分析了樁錨
支護體系與軟巖之間的相互作用機理及設計方法，
總結了軟巖地區(qū)深基坑樁錨支護體系相應的設計
方法、施工技術和變形規(guī)律，以期能夠為類似深基
坑工程的設計和施工提供有益借鑒。
1工程實例
1．1工程概況
龍灘水電開發(fā)有限公司南寧基地職工周轉房
萬方數據
30 施工技術第45卷
大樓，主樓地上高30層，裙樓地上高2～3層，4層
地下室，采用筏板基礎?？偨ㄖ娣e49 436m2，其
中地上34 776m2，地下14 660m2?；悠矫嫘螤畛?
矩形，長約68．45m，寬約54．35m，面積約
3 720．3m2，開挖深度約23．0m。
基坑位于南寧市民族大道南側、青秀路西側。
場地周邊除東側較寬松外，北側、西側及南側均有
既有建筑物和地下管線，環(huán)境保護要求較高，為設
計和施工考慮的重點(見圖1)。
圖1項目所在地塊3D示意
Fig．1 3D diagram for location of the project
1．2工程地質、水文地質條件
1．2．1工程地質條件
擬建場地地貌單元屬丘陵地貌，處于南寧向斜
高程／n1
(黃海高程系統)
n‘
構造盆地南側。經整平后，現場地勢較平坦。場地
地層主要由人工素填土和第三系粉砂質泥巖、含礫
砂巖、泥質粉砂巖、粉砂巖組成?；拥湫偷貙悠?
面如圖2所示，對應工程特性參數如表1所示。
1．2．2水文地質條件
場區(qū)內地下水主要為上層滯水和基巖裂隙水
兩大類。其中，基巖裂隙水主要賦存于②強風化粉
砂質泥巖、煤層及③：中風化含礫砂巖裂隙中，受大
氣降雨下滲和相鄰含水層的側向補給，穩(wěn)定水位埋
深9．80～13．50m，水量稍豐(見表2)。
表2基坑支護結構設計參數
Table 2 Design parameters of foundation
excavation supporting structure
2,99(92 56)一。．“ ◆ ①素填土．。j ①素填土。t；?
4：30(90 86) 2：=’：二～5．．30(8．9 69) ◆
iii ②強風化巖i毒8 90(86 09) 一一。≥蜮S盥黔。?每j g,40(8&amp;amp;92
■■- L上一_u4石q j可一二9砸8f確。暑百建地下室基靡毒
已建地下室萋底
14．20(90．96) 芝13：80(8l 19)。二二二②強風化巖三丟÷ }4．20f8r：1
=二，。：童尋二
基底一23 000：73 100● 19 40 76) lj_(25 20 00(74 99) ；
_19180175 361-一20．40(74 59)。、．| I ～== 2．3 00f7r88) 丟
24 60f70 861；≠ 24 60(70 56) ： 基底一23 000=73 100三二蘭!算
』[ 2510(70 06) -：
-_jj 一f f
一●
32 10(62 89)疊釜
31 50(63 38， 二二二
： ③中風化巖；； 33 30(61 691 一： ③中風化茬j二
一一37 60(57 28) 哆37 50f57{
38 60(56 86)萱孽38 50(56 66) 一■_
一
二南≤ 39 20(55 68) 2’-j ，_ 41 80(53 36)皇9 41 40(53 59) ：二
一_÷ 一—● 45 30(49 86) 王-。二
二二一
圖2基坑典型地層展開
Fig．2 The typical stratum expansion of the foundation excavation
表1基坑巖層工程特性
Table 1 The engineering properties of rock strata of the foundation excavation
萬方數據
2016 No．17 王剛等：南寧軟巖地區(qū)樁錨支護深基坑工程實例研究31
1．3基坑巖土工程評價
分析圖2、表1并結合軟巖的工程特性可知，本
基坑工程屬于泥巖型地層為主的軟巖地下工程，主
要不良地層為①素填土、②強風化粉砂質泥巖及③．
中風化粉砂質泥巖。該基坑開挖深度深，土方量
大，坑壁范圍內巖土層勢必長期暴露在外，軟巖長
期暴露后將出現干裂、崩落現象，經水浸泡后巖體
將出現膨脹現象，土體強度將衰減∞?，將對工程產
生不良影響。因此，設計和施工過程中需考慮軟巖
暴露時間對基坑穩(wěn)定性的影響。
基坑東側及南側開挖后，其臨空面與該傾向呈
620夾角，對基坑邊坡穩(wěn)定性極其不利。因此，不能
單純采用將巖體等效為土體進行設計計算，設計和
施工需考慮不良地質條件的影響。
此外，基坑范圍內存在豐富的上層滯水和基巖
裂隙水，基坑開挖后勢必會對基坑邊坡穩(wěn)定造成不
利影響，因此如何有效控制地下水對坑壁內側巖土
層的影響是本基坑設計和施工的難點及關鍵點。
1．4基坑工程方案設計
根據《建筑基坑支護技術規(guī)程》JGJl20—
2012 7|，擬建工程基坑安全等級為一級。經方案比
選，采用咖1 000mm鉆孔灌注樁結合若干排預應力
錨桿及局部設置角撐的支護體系。支護體系平面
布置如圖3所示。
弛RTl必TIT必ITRT±＆ITlR燃TITR匿1T馘R—l睦螬斛
?????????????
圖3基坑支護體系平面布置
Fig．3 Plan layout of foundation excavation
supporting system
由于基坑東側開挖形成的臨空面與該巖層傾
向呈62。夾角，使得基坑邊坡的巖層為順向坡，對基
坑邊坡的穩(wěn)定性和變形極為不利，本側采用“抱墩
支護樁”+多層預應力錨索支護，空間上形成“三維
支墩”效應以保證該側基坑的穩(wěn)定性，如圖4a所示。
除了基坑西側外，其他各側均采用支護樁+多
層預應力錨索支護。其首層錨索布置原則是保證
變形控制要求情況下，降低設計標高以避開既有建
筑物的基礎和淺埋地下管線。同時，由于基坑較
深，為了方便基坑出土，基坑南側形成多級樁錨支
護形式，形成坑內出土坡道。基坑其他各側剖面如
圖4b～4d所示。
對上層滯水采取排水溝和集水井明排的措施
處理；由于基巖裂隙水水量不大，除了采取明排措
施外，還采用樁間土噴混凝土并輔以泄水孔，對裂
隙水進行疏導。同時，在富含裂隙水的區(qū)段還設置
咖600mm@500mm單管旋噴止水帷幕。
2變形監(jiān)測分析
2．1基坑工程監(jiān)測方案
基坑監(jiān)測項目如表3所示。各監(jiān)測點位置如圖
5所示。
表3基坑監(jiān)測項目
Table 3 Monitoring project of foundation excavation
2．2監(jiān)測數據分析
2．2．1周邊建(構)筑物沉降
沉降監(jiān)測主要針對基坑南側及西側(建)構筑
物，如圖6～8所示。
基坑南側擋土墻較房屋更接近基坑邊線，產生
的沉降值約為房屋沉降值的2倍。越靠近基坑，建
筑物沉降值越大，且隨工況推進各測點沉降值不斷
增加，符合通?；映两底冃我?guī)律。此外，該側房
屋距離深坑邊約30m，其沉降曲線平緩且沉降值較
小，屬均勻沉降。
基坑西側2棟房屋的沉降曲線呈“弓形”。
D1 1，D12，D15，D16靠近基坑邊，且D12，D16接近
該側中點，可見靠近基坑邊的測點沉降值大，接近
支護段中點的測點沉降大，即坑角效應。81變形明
顯。地表沉降最大值約為13mm，小于基坑設計時
確定的34mm限值。
2．2．2支護樁樁頂水平位移
對比圖9可知，隨工況推進，樁頂水平位移不斷
增大，各側樁頂位移均≤40mm，說明樁錨支護體系
對變形控制的效果明顯。同時，各組曲線均呈“弓
形”，再次說明軟巖基坑工程具有明顯的坑角效應。
此外，圍護結構樁頂位移較大，但房屋沉降較小，符
萬方數據
32 施工技術第45卷
a西側
c東側
b北側
圖4基坑支護剖面
Fig．4 Profile of foundation excavation supporting system
合樁后“三角形”沉降的規(guī)律。同時，也可以說房屋
樁底雖在基底之上，但此處巖土體受擾動小，在支
護樁及樁間噴錨的保護下幾乎沒有被暴露，其強度
和完整性都得以保證，軟巖的不利性質未充分體
現，因此房屋地基穩(wěn)固。
2．2．3支護樁樁身變形
以往研究一。1叫認為支護結構“懸臂式”變形多發(fā)
生在淺坑、無支撐或者開挖初期圍護結構頂端無支
撐的情形下，而該基坑支護樁設置了多層預應力體
系，其樁身變形理應呈“魚腹”形。而該基坑西側周
邊有7層樓產生的附加荷載，雖然樁基礎傳遞了一
部分荷載給深層土體，但對樁身位移仍有較大影
響。因此，支護樁上半段較下半段變形更為明顯，
導致支護樁變形同樣呈“懸臂式”性狀，東、西側樁
樁身變形如圖10所示。
基坑坑壁巖土體的暴露時間隨著基坑深度方
向遞減，故基坑坑壁上層的巖體暴露時間較長，則
相應應力卸荷、與水作用、承載等時問也相對長，進
而相應軟巖的不良工程性質表現更加明顯。因此，
基坑開挖施工過程中，保證軟巖處于原始新鮮狀
態(tài)、盡可能杜絕軟巖浸泡在水中、盡可能減少軟巖
暴露時間、盡可能減少因開挖方式和次序不當而產
萬方數據
2016 No．17 王剛等：南寧軟巖地區(qū)樁錨支護深基坑工程實例研究33
北
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已建住宅’
人；挖孔樁基砘，
(樁長8～t4nn w．r
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-． !。
， 已建住宅’ 。
人工挖孔樁基礎
(鞋船、14m產
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城市公
共綠化帶
，。(暫時為空地)
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圖5監(jiān)測點平面布置
Fig．5 Plan layout of monitoring points
監(jiān)測點相對位置
圖6基坑南側擋土墻沉降
垂
Fig．6 Settlement of southern retaining wall
2 5
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D5 D6 D7 D8
監(jiān)測點相對位置
垂
圖7基坑南側房屋沉降
Fig．7 Settlement of southern buildings
生的工程偏應力，或在設計時冠梁上部加置1道錨
索以穩(wěn)定樁頂位移等措施，對基坑變形控制有非常
積極的作用。
基坑東側不僅受工程軟巖的影響，還受不良地
質構造的影響，即基坑開挖產生的臨空面與該處的
巖層走向、傾角呈交叉狀態(tài)，相交角度為60?！?0。，
處于最不利范圍內。為保證該側基坑穩(wěn)定，設計時
特采取樁頂邊坡及坑壁3m范圍內進行土釘掛網噴
混凝土硬化、邊坡間隔設置泄水孔、地下水豐富區(qū)
域設置隔水帷幕等措施，起到止水、排水作用，以盡
14
12
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交8
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4
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監(jiān)測點相對位置
a第1棟
縻
監(jiān)測點相對位置
b第2棟
囊
圖8基坑西側房屋沉降
Fig．8 Settlement of the western buildings
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監(jiān)測點相對位置
a東側
監(jiān)測點相對位置
b西側
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0
監(jiān)測點相對位置
c南側
Z12 Z13 Z14
監(jiān)測點相對位置
d北側
垂
鏖
垂
薰
圖9基坑四周樁頂位移
Fig．9 Displacement of the piles top around
foundation excavation
萬方數據
施工技術第45卷
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a東側h兩側
圖10基坑東、西側樁樁身變形
Fig．10 Deformation of the eastern and western piles
of the foundation excavation
量減少工程軟巖與水作用，減少軟巖的暴露時間，
使軟巖盡量保持新鮮、完整。同時，使用“抱樁”結
合樁錨的聯合支護體系，在空間上形成三維支墩樁
墻的支護形式，該支護體系不僅在“抱樁”樁間有框
架結構作用，而且這個支墩樁墻體內形成框架結構
作用，具有較強抗彎剛度和控制變形能力。分析圖
9a可知，樁身最大位移≤40mm，說明“抱樁”支護體
系的控制效果非常明顯，具有借鑒意義。
3 結語
1)在工程荷載作用下能產生顯著塑性變形的
巖體，即工程軟巖，其具有膨脹性、崩解性、可塑性、
流變性、易擾動性等特點，并存在物化膨脹型、應力
擴容型、結構變形等力學變形機制?；谲泿r的特
殊工程性質，該基坑工程在設計中特別采取坑內外
形成良好的隔水及排水體系、樁頂邊坡及坑壁3m
范圍內進行土釘掛網噴混凝土硬化等措施，以盡量
減少工程軟巖與水作用，減少軟巖暴露時間，使軟
巖盡量保持新鮮、完整；施工中專門采用對稱、均
衡、分層、分段、平行等開挖方式，使支護體系受力
均衡，減少產生工程偏應力，減少對軟巖的完整性
造成破壞。實測結果表明，上述措施在基坑變形控
制等方面起到了較好效果，具有借鑒意義。
2)基坑沿基坑深度方向工程軟巖強度有衰減
趨勢，與水相互作用后其特性表現更為明顯?；?
總體表現為“懸臂式”變形趨勢，且每側中間變形大
于兩邊，即表現出明顯的“坑角效應”。
3)基坑東側不僅受工程軟巖的影響，還受不良
地質構造的影響，故創(chuàng)新使用“抱樁”結合樁錨的聯
合支護體系，在空間上形成三維支墩樁墻框架結構
體系，其具有較強的抗彎剛度，有效控制了該側支
護結構變形，對類似工程有著非常重要的借鑒意義。
4)軟巖基坑坑底巖體能夠提供較大抗力，對基
坑變形控制非常有利。設計中，可以考慮減少坑底
范圍錨索數量、長度或截面面積，以提高工程的經
濟性。
參考文獻：
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七屆大地工程學術研究討論會．1997．
港珠澳大橋海底隧道交接處首次工藝試驗完成
該項目Ⅲ工區(qū)一分區(qū)于4日順利完成海底隧道
沉管最終接頭鋼殼混凝土的首次工藝試驗，標志著
正式拉開了沉管最終接頭工藝試驗的序幕。
據悉，整個大橋海底隧道的最后交接處位于
E30與E29節(jié)沉管之間，距離約14m，是整個海底隧
道沉管安裝的關鍵點，也是世界性難題。因此，為
了確保成功完成最終交接部的安裝，項目總經理部
提前人手研究相關方案，并對相關材料進行多次性
能測試。
為保證工藝試驗順利進行，工區(qū)在試驗開始前
做好了充分的準備工作。4日上午，各項準備工作
就緒，工區(qū)根據不同配合比，分2組進行木模試驗工
作。截至中午，全部木模灌注完畢，工區(qū)隨即進行
場地清理，并進行試驗總結，為本次模板拆除及下
一次試驗做準備。
(摘自“中國橋梁網”2016-09-06)

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