单支点桩锚土钉联合支护在云南某深基坑中的应用

方案论证

本工程地处城区中心，支护首要目标为控制位移及变形量。土钉结构难以控制变形首先不予考虑。桩锚支护结构可较好控制基坑变形，但基坑较深需加长锚杆以提供足够预应力，但城区地下可利用空间有限。故考虑将锚杆土钉进行联合支护。一方面，土钉土体间的摩擦力可减少桩体受力而减少桩长和预应力；另一方面，桩锚结构可使土钉结构稳定性更易满足要求。结合河南相似土层分布地区已有经验，拟采用桩锚与土钉的竖向联合的支护方式。刘建伟[6]给出了相应设计计算参考。土压力计算采用朗肯土压力理论，墙后均布荷载取20kPa/m。

同时为避免地面沉降于桩后施工止水帷幕进行止水。

2 方案设计

2.1 土压力分配模式

2.4 土钉设计

由2.3得土钉承担土压力为总土压力的0.2倍。在土钉设计中取滑动面与水平面夹角为，依照规范进行计算。其余设计如配筋等参考相关规范。

经计算得：排桩桩径800mm，间距1.5m，桩长15.5m，采用C25混凝土，纵筋10C18，箍筋8@200；锚杆位于自然地表下2.5m，直径32mm，采用HRB400号钢筋，水平间距1.5m，杆长20m；土钉自自然地表3.9m处向下共设置5排，直径16mm，采用HRB400号钢筋，水平间距1.5m，竖直间距1.4m，杆长9m。

桩后采用落底式止水帷幕布置于基坑四周，桩径800mm，桩距550mm，搭接长度250mm。基坑西侧支护布置见图2。

2.5 联合支护结构安全性验算

将联合支护结构整体视为带水平力的重力式挡土墙，采用圆弧条分法进行整体稳定性验算。经验算得最小安全系数为1.43，满足规范要求；抗隆起验算安全系数为2.91，满足要求。

经计算得基坑西侧锚固点的侧移值为5.42mm。符合规范要求。

3 结论

单支点桩锚土钉联合支护结构可有效控制基坑变形及减少地下空间利用，本文通过实例计算验证了该种复合结构的适用性及设计可行性。但土压力具有时效性且各部分承担比例随着结构变形产生变化，尚缺乏系统的计算过程。此外还需进一步探究各种复合形式，逐步完善桩锚土钉联合支护结构设计理论。

【参考文献】

[1]王光远.论时变结构力学[J].土木工程学报，2000（6）：105-108.

[2]王媛媛，秦四清.土钉与复合土钉支护结构数值模拟对比分析[J].工程地质学报，2006（2）：271-275.

[3]马平，申平，秦四清，等.深基坑桩锚与土钉墙联合支护的数值模拟[J].工程地质学报，2008（3）：114-120.

[4]郭院成，秦会来，王立明.桩锚与土钉联合支护结构中的土压力分配模式[J].郑州大学学报（工学版），2004（3）：52-55.

[5]郭院成，李峰，刘建伟，等.桩锚与土钉联合支护结构的土压力分配机制[J].河南科学，2006（4）：564-566.

[6]刘建伟.桩锚与土钉联合支护结构土压力分配机制研究[D].河南郑州：郑州大学，2006.

[7]李峰.桩锚土钉复合支护基坑施工时变力学研究[D].河南郑州：郑州大学，2010.

[责任编辑：田吉捷]