深圳假日广场基坑水 土压力分布的探讨.doc
韩森 郑毅
摘要：通过在基坑断面不同位置设置观测点﹑传感器的选择﹑土压力盒安装﹑测试方法，进行实际观测，得到预应力锚索复合土钉支护结构基坑土压力与孔隙水压力的变化规律。从而指导类似基坑的支护设计与施工。
关键词：假日广场基坑；水﹑土压力分布；预应力锚索复合土钉支护结构
Discussion on the water, the distribution of earth pressure of foundation pit in Shenzhen Holiday Plaza
Han Sen1 , Zheng Yi2
( 1.geology of Shenzhen Construction Engineering Company Guangdong Shenzhen 518023
2.Changchun Institute of architecture of Jilin Changchun 130607 )
Abstract:through the excavation cross-section in different position of observation point set, sensor selection, soil pressure box installation, testing methods, were observed, by prestressed anchor cable composite soil nailing foundation soil pressure and pore water pressure of supporting structure changes. To guide the similar foundation pit support design and construction.
Keywords:Holiday Plaza excavation; water, soil pressure distribution; prestressed anchor composite soil nailing structure
1．工程概况
假日广场深基坑支护工程位于深圳市南山区，北邻世界花园，南靠深南大道和深圳地铁，与世界之窗隔路相望。场地西北东三面邻近市政道路，道路周边分布有世界花园供水管道和排污管道、市政雨水管道和燃气管道以及通信光缆，东侧道路对面为五星级深圳威尼斯酒店，周边环境复杂。基坑东西向长308.2m，南北向宽46.5m～82.5m，总开挖面积20000m2。基坑开挖深度东西北三侧为17.6～21.0m，基坑南侧开挖深度为13.8～18.7m。
场地地层由第四系人工填土层、坡洪积层、残积层和燕山期基岩组成，地质柱状图见图3.2。
① 人工填土层(Qml)
素填土：褐红色、褐黄色，以粘性土为主，含少量碎石及生活垃圾，局部有填块石，稍湿～湿，松散。该层厚0.3～5.1m。
② 第四系坡洪积层(Qdl+pl)
含砾粘土：褐红、褐黄色，粘性土为主，不均匀含有石英砾8.6％～38.3％，局部地段含砂量较高，可塑～硬塑，稍湿～湿。该层在南侧缺失，层厚0.9～6.2m。
③ 第四系残积层(Qel)
砾质粉质粘土：褐红、褐黄色，由粗粒花岗岩残积而成，原岩结构可辨，除石英砂岩外其他矿物均风化成粘性土，石英砾含量1.6～47.4%，稍湿，硬塑。该层遍布整个场地，层厚1.00～21.2m。
④ 燕山期基岩(γ53)
场地内下伏基岩为燕山期粗粒花岗岩，主要成分为长石、石英及云母，基坑开挖范围在北侧揭露到其中风化。
基坑东、西、北侧采用为人工挖孔灌注桩和预应力锚索并结合上部放坡土钉墙支护，护坡桩直径1.2m，护壁0.15m，桩间距2.1m或2.3m，桩顶设钢筋混凝土冠梁并用长度22m预应力锚索拉锚，桩身上设两道混凝土腰梁并用预应力锚索进行拉锚，长度分别为21m、19m。桩顶以上部分采用4排放坡土钉墙支护。基坑南侧采用土钉＋预应力锚索型复合土钉墙支护，坡面80º，共10层；第1、2、4、6、8、9、10排为土钉，土钉1、2排采用直径22mm的二级钢筋，其余采用25mm的二级钢筋，平面布置呈矩形分布，水平、垂直间距为1.4m，倾角10º，从上往下长度分别为8m、8m、12m、8m、8m、8m、6m；第3、5、7排为预应力锚索和土钉间隔设置，间距为1.4m，倾角15º，锚索长度分别18m、17m、16m，自由段都为5m，土钉长度分别为12m、12m、8m，锚索设计拉力200KN；腰梁为400×600mm矩形钢筋混凝土梁(图3.3)。南侧基坑开挖和支护分11步进行，第一步开挖深1.25m，往下每步开挖深度为1.4m，最后一层开挖为0.5m，但实际施工中分10步开挖，最后一步开挖到底。本基坑支护深度大、工程要求高、基坑支护安全等级为一级。基坑东西北三面邻近市政道路且伴有复杂的地下管线，应采取可靠的支护结构，以确保道路及建筑物的安全。基坑南侧为在建深圳地铁，地下水位已降低，而东西北三侧地下水位较高，水压力较大。
2．基坑水、土压力监测方案
2．1土压力监测
2．1．1测点布置
为了揭示预应力锚索复合土钉支护结构土压力，在A两试验剖面测试点上各布置了9个土压力盒，分别安放于各排土钉之间喷射混凝土面层与土体的接触面上，详见图1。
2．1．2传感器选择
土压力传感器采用TYL-20型振弦式土压力盒。
2．1．3 土压力盒安装
各层土钉之间的土压力盒在喷射混凝土面层施工之前安放于土体和面层之间，要求土压力盒的承压面与基坑坡面保持平行，并将测试导线引至地面集线盒。
2．1．4测试方法
土压力的读取采用国产SP02型振弦频率读数仪，通过频率换算土压力。
2．2孔隙水压力监测
图3.3A剖面水、土压力压力测点布置图
2．2．1 测点布置
在基坑南侧A两试验剖面上距基坑开挖边线1.0m不同深度的位置上各平行布置6个孔隙水压力观测孔，6个孔隙水压力计分别安放于不同深度的土体内。
2．2．2传感器选择
孔隙水压力计采用钢弦式KXR型弦式孔隙水压力计。
2．2．3孔隙水压力计安装
采用钻孔埋设法安装。安装前将孔隙水压力计上的透水石煮沸以排除其内部空气，然后将孔隙水压力计放入孔内，孔底及孔隙水压力计以上40cm内用静砂回填，最后用膨胀土将上部钻孔全部封好。
2．2．4测试方法同土压力测试方法一致。
3．监测结果与分析
3．1水、土压力监测结果
A试验剖面处的孔隙水压力和支护结构坡面上的土压力监测结果如图2-4所示。
3．2水、土压力监测结果分析
图2显示土压力走势比较平稳，基坑开挖对面层土压力的影响不大，说明了置入土体的土钉在土体中形成骨架约束了土体的变形，有效地减小了面层土压力；由于对预应力锚索施加预应力，导致曲线A－TYL2、A－TYL3、A－TYL4、A－TYL6均有一较大的突变，并且发现，张拉仅使靠近其上部土压力盒的土压力增大，说明作为柔性支护结构的面层受预应力锚索影响的范围有限；靠近基坑上部的土压力受外界环境变化的影响比较小，基本保持成一条直线，而靠近基坑下部的土压力则相对变化较大，这一点与坡脚处土钉的内力变化极为相似，说明了随着基坑边坡潜在滑移面的发育，边坡土体内部应力逐渐向坡脚转移。
孔隙水压力变化比较平稳，说明开挖对孔隙水压力的影响不大；锚索的张拉使得孔隙水压力突然增大，而后又逐渐降低，这是因为，施加在喷锚面上的压力，使得土体颗粒产生移动，颗粒间的空隙变小，但粘土的透水性差，从而导致孔隙水压力上升，随着时间的推移，孔隙水压力逐渐消散。
图4土压力、孔隙水压力沿深度分布
从图4中可以看出，面层土压力并不呈现为三角形分布，表现为上下小、中间大。图中还给出了有效土压力与朗肯主动土压力、库仑主动土压力和目前设计中较常采用的双折线法所计算的土压力的对比情况，可以发现测试的土压力值明显要低，这是因为预应力锚索土钉墙作为一柔性支护体系，随着开挖后位移的增大，应力释放比较多。
4．结论
（1）基坑开挖对面层土压力的影响不大，由于对预应力锚索施加预应力，均有一较大的突变；靠近基坑上部的土压力受外界环境变化的影响比较小，基本保持成一条直线，而靠近基坑下部的土压力则相对变化较大。
（2）孔隙水压力变化比较平稳，说明开挖对孔隙水压力的影响不大；锚索的张拉使得孔隙水压力突然增大，而后又逐渐降低。
（3）从监测结果看，基坑水、土压力监测方案是正确的，为研究该类基坑提供借鉴。
参考文献
[1] 韩森.预应力锚索复合土钉墙试验研究与数值模拟.吉林大学硕士论文,2006.5
[2] 贾金青、张明聚.深基坑土钉支护现场测试分析研究.岩土力学,2003.3
[3] 龚晓南.土钉和复合土钉支护若干问题.土木工程学报，2003.10
_____________________
【文章编号】1627-6868（2013）05-0026-03
【作者简介】韩森（1980-）男，山东淄博人，工程师，硕士，研究方向：基坑工程。
