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軟土基坑樁錨支護(hù)失效案例及處理措施分析

文檔作者：葛陽成1，朱進(jìn)軍2，邵勇2 文檔來源： 1．連云港市建設(shè)施Z-圖審查中心 2．連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年11月15日
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20
施工技術(shù)
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
2016年1月上
第45卷第1期
DOI：10．7672／sgjs2016010020
軟土基坑樁錨支護(hù)失效案例及處理措施分析水
葛陽成1，朱進(jìn)軍2，邵勇2
(1．連云港市建設(shè)施Z-圖審查中心，江蘇連云港222006；2．連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院
江蘇連云港222006)
[摘要]某軟土基坑采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑開挖完畢后坑體變形突然增至數(shù)十厘米，隨后經(jīng)過坑底處砂袋堆載
和鋼管支撐使得工程順利完成。通過現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為其原因一是施工速度過快，使得變形無法收斂，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、增大樁長等。
[關(guān)鍵詞】基坑；軟土；支護(hù)；失穩(wěn)；處理措施
[中圖分類號]TU753 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1002．8498(2016)ol-0020-04
Failure Case Study and Treatment Measures of Pile Anchor Supporting
Structure Under Soft Soil Foundation Excavation
Ge Yangchen91，Zhu Jinjun2，Shao Yon92
(1．Center of Construction Plan Review in Lianyungang City，Lianyungang，Jiangsu 222006，China；
2．Department of Architectural Engineering，Lianyungang Technical College，Lianyungang，Jiangsu 222006，China)
Abstract：A soft soil foundation excavation using retaining structure of pile and anchor，after the
completion of excavation，foundation excavation deformation suddenly increased to tens of centimeters，
and then the projects successfully completed with the sandbags heap the bottom and steel supporting．
Through analysis of field monitoring data，one of reasons is fast construction，SO that deformation can’t
converge，and the other one is in the soft soil，pile anchor retaining structure is prone to rotate，
especially in the larger angle of anchorage and pile embedded depth is shallow，SO the use of pile anchor
Tetaining structure in soft soil foundation should strengthen the design，such as reducing the angle of
anchor，increasing pile length and SO on．
Key words：foundation excavation；soft soil；supports；instability；treatment measures
0 引言
連云港地區(qū)為典型的海相軟土場地，具有高壓
縮性、高含水量、孔隙大、承載力低等特點(diǎn)，在這種
場地進(jìn)行基坑工程建設(shè)難度更大，因此其支護(hù)結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)應(yīng)提高重視¨’2’，其中軟土基坑的變形問題得
到許多學(xué)者的關(guān)注，李淑等¨1對北京地區(qū)37個(gè)基坑
變形特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得到了基坑變形與開挖
深度、長寬比、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的關(guān)聯(lián)性。蔣洪勝
等”1分析了基坑支護(hù)形式與基坑變形的相關(guān)性，主
要分析了土釘支護(hù)、樁錨支護(hù)及錨噴支護(hù)的變形
·江蘇省建設(shè)系統(tǒng)科技項(xiàng)目(2015ZD37)；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技計(jì)
劃項(xiàng)目(2015-K3-023)；江蘇省“六大人才高峰”高層次人才資助項(xiàng)目
(2014一JZ-016)
[作者簡介】葛陽成，高級工程師，注冊土木工程師(巖土)，E—mail：
664649736@qq．corn
[收稿日期]2014-12—16；【修訂日期】2015-11-03
特征。
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)性和施工簡捷性得到廣泛應(yīng)用M剖，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，張玉成
等?指出在軟土基坑設(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1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
12m，嵌固于黏土層中，錨索采用3束7絲鋼絞線。
萬方數(shù)據(jù)
葛陽成等：軟土基坑樁錨支護(hù)失效案例及處理措施分析2l
錨索錨固角度為35?！?0。，錨固長度為8m，錨固段
位置為強(qiáng)度較好的黏土層，基坑開挖平均深度約為
4．1m。基坑平面形狀及監(jiān)測點(diǎn)位置如圖1所示。
基坑所在場地為典型的海相軟土場地，地基土物理
力學(xué)參數(shù)如表1所示。
27
28
29
30
圖l位移監(jiān)測點(diǎn)位置
Fig．1 Position of displacement monitoring points
表1巖土體物理力學(xué)參數(shù)
Table 1 Physical and mechanical parameters of soil
2基坑變形及處理過程
基坑先從北部開挖，監(jiān)測數(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號監(jiān)測點(diǎn)變形較大且有加劇發(fā)展的趨勢，支護(hù)樁
傾斜嚴(yán)重，傾斜后現(xiàn)場情況如圖2所示。
圖2支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜現(xiàn)場
Fig．2 Scene pictures of supporting structure
施工全過程27～30號監(jiān)測點(diǎn)處樁頂位移監(jiān)測
結(jié)果如圖3所示，29號監(jiān)測點(diǎn)位移量最大，28號位
移量略小于29號，27及30號相對較小，但仍然超
出了預(yù)警值。
05—25 06．10 06．26 07—12 07—28 08一13
06—02 06．1 8 07．04 07—20 08—05 08—2
旖工日期／{月一日)
圖3樁頂位移發(fā)展過程
Fig．3 Development process of pile displacement
該處基坑從5月25日開挖施工，至6月7 El開
挖完畢，當(dāng)天上述監(jiān)測點(diǎn)位移已經(jīng)接近預(yù)警值。6
月8日監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示27～30號監(jiān)測點(diǎn)樁頂位移分
別已達(dá)71，122，135，52ram，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)測數(shù)據(jù)分析
該基坑經(jīng)過兩次搶險(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)的原因以便為類似工程提供參考。除了
上述分析的4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)顯示其他監(jiān)
測點(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號監(jiān)測點(diǎn)為例進(jìn)行分析，監(jiān)測結(jié)果如圖4所
示，6月10日數(shù)據(jù)對應(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)測數(shù)據(jù)對應(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。
8月5日為最終穩(wěn)定時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示坑底
以下數(shù)米仍有較大變形，說明此時(shí)的基坑存在深層
次滑動(dòng)的可能。
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0
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加
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如
加
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萬方數(shù)據(jù)
施工技術(shù)第45卷
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位移／mm
200 400 600 800
圈4土體分層位移曲線
Fig．4 Displacement curve of layered soH
通過現(xiàn)場的實(shí)測數(shù)據(jù)總體來看，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)會發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，其
原因一是軟土對錨索的約束較弱，當(dāng)土體變形過大
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)測數(shù)據(jù)看出，基坑深層
位移分布呈傾斜狀。
基坑
護(hù)樁(變形后)
圖5樁錨體系變形前后位置
Fig．5 Pile-anchor system before and
after deformation
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，開挖至坑底時(shí)間為
15d，樁側(cè)土壓力釋放過快也將使得變形難以控制。
3．2數(shù)值模擬分析
通過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。基坑開挖深度
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，樁長為12m，土體本構(gòu)為莫爾．
庫侖模型。
圖6數(shù)值模型
Fig．6 Numerical model
分析時(shí)設(shè)置錨固角度為25。，300，350，400，450，
50。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
45．195mm，與實(shí)測結(jié)果基本一致，說明數(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。
——飛霾1嗍●●i?■；●●■；■■■-■_
1=喁琵黑F
’!：：器?
圈7羞坑位移云圖
Fig．7 Foundation excavation displacement contours
其余工程工況計(jì)算所得規(guī)律與此類似，各工況
基坑最大水平位移對比如圖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
30。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)35。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。
為了說明軟土中支護(hù)樁樁底嵌固作用弱，本文
墓黧||| 鬯kr雕散盯 豪蠢譽(yù)～釜黧j|{《j|}《～ 蒜封琵釜一
萬方數(shù)據(jù)
葛陽成等：軟土基坑樁錨支護(hù)失效案例及處理措施分析23
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長
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略
圖8最大水平位移對比
Fig．8 The contrast of maximum horizontal displacement
樁身位移／ram
20 80 180 280 380
圖9樁身位移對比
Fig．9 The contrast of pile displacement
還計(jì)算了不同樁長的工況，設(shè)置樁長分別為10，11，
12，13，14，15及16m共7種工況。錨固角度為350，
其他計(jì)算條件與前述一致。計(jì)算結(jié)果如圖lo所示。
從圖中可以看出，隨著樁長的增加，基坑最大水平
位移先是迅速減小，然后趨于平緩，樁長為16m時(shí)
仍有26ram的位移量，這也說明在軟土中樁錨支護(hù)
結(jié)構(gòu)的局限性．。但是仍然可以通過增加樁長來提
高基坑的穩(wěn)定性，如本文實(shí)例中樁長增加很有可能
避免失穩(wěn)。
置
E
濰
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妥
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略
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圖10最大位移與樁長的關(guān)系
Fig．10 The relationship between the maximum
displacement and pile length
4結(jié)語
1)通過實(shí)例分析可知，文中基坑失穩(wěn)根本原因
為軟土工程性質(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。
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金沙江烏東德水電站主體工程開工建設(shè)
據(jù)中國長江三峽集團(tuán)公司消息，金沙江烏東德
水電站于12月24日舉行建設(shè)動(dòng)員會，主體工程正
式開工建設(shè)，這是中國目前已經(jīng)核準(zhǔn)建設(shè)的第3大
水電站、世界已建和在建的第7大水電站，預(yù)計(jì)
2021年12月全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。
烏東德水電站是川滇界河金沙江下游河段4個(gè)
水電梯級(烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩)的第1
個(gè)梯級，也是中國繼三峽、溪洛渡之后的第3座千萬
級巨型水電站，世界已建和在建的第7大水電站，裝
機(jī)容量1 020萬kW，多年平均年發(fā)電量389．3億
kW·h，電站建設(shè)涉及云南、四川兩省4市(州)10個(gè)
縣(區(qū))，需搬遷人口31 000人，工程動(dòng)態(tài)總投資達(dá)
1 000億元。
烏東德水電站工程項(xiàng)目由三峽集團(tuán)負(fù)責(zé)開發(fā)
建設(shè)，中國葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)公司主要承建，開
發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運(yùn)、攔沙和促進(jìn)地
方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，對川滇兩省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和“西
電東送”具有重要戰(zhàn)略意義
(摘自“中國新聞網(wǎng)”2015．12．24)
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