浅谈桩锚支护结构在基坑支护中的应用

刘丹娜

广州建筑工程监理有限公司广东广州510000

摘要：深基坑支护工程是大型公建项目基础工程施工中的难点和重点，它的成败不仅对工程的造价、质量和工期有着重大的影响，而且更对周围环境有着不可忽视的影响。下面就实际施工项目论述止水旋喷桩+桩锚支护结构在基坑支护中的应用。

关键词：基坑支护旋喷桩桩锚支护

一、工程概况

位于广州市海珠区某大型公建项目，基坑周长约580m；开挖面积3.26万㎡；深度9.00~20.70m。本工程±0.00相当于广州城建高程9.70m。基坑3倍坑深范围内的周边情况：北侧：距基坑边约20m和8.9m分别为城市主干道及规划地铁线路。东侧：距基坑边约26m是城市次干道；南侧：距基坑边5.4~11.3m有多栋建筑物；西侧：距基坑边最近约2m是城市次干道。场地内无管线经过。平面布置见图1。

图1基坑平面布置图

本工程周边环境较复杂，但场地地质条件较好。本场地层自上而下按成因类型分为第四系人工填土；冲（洪）积成因的淤泥、粉质粘土、粉砂、粉土、中粗砂；残积成因的粉质粘土；下伏基岩为细砂岩、粗砂岩。

本场地的稳定水位埋深在3.00~5.60m。场地内地下水位较高，地下水较丰富，开挖范围内土层为人工填土，淤泥，粉质粘土以及泥质粉砂层。

二、基坑支护结构方案设计

2.1边界条件

基坑安全等级为一级。基坑坡顶超载：基坑各侧超载不超过20Kpa，出土口位置超载不超过40kPa。

2.2基坑支护方案的选择

根据基坑周边环境条件、地质条件以及施工工期等因素，本工程采用止水旋喷桩+钻孔灌注桩+预应力锚索支护方案施工，具体支护结构做法见图2。

图2基坑支护结构剖面图

2.3支护结构方案设计

本工程支护结构排桩采用φ800@1000钻孔灌注桩，排桩间设置φ600@1000单管旋喷止水帷幕。钻孔灌注桩桩长根据基坑深度不同，为12-17m，施工中以进入强风化岩或残积土层1m为准。在排桩桩顶整圈设置800mm×800mm的钢筋混凝土压顶梁，支护桩布置和压顶梁做法见图3、图4。

图3支护桩布置大样

图4压顶梁大样图

2.4预应力锚索设计

根据结构计算，本工程采用一桩一锚的形式，上下共设两排。第一排锚索（YM1），位于地面下2.5m位置，抗拔力设计值为500KN，预加应力锁定值为250KN，设计采用φ150锚孔，锚杆长度28m，自由段8m，锚固段20m，采用4×7φ5钢绞线，钢筋混凝土腰梁连接，做法见图5。

图5腰梁大样图

第二排锚索（YM2），位于地面下7.5m位置，抗拔力设计值为600KN，预加应力锁定值为300KN，设计采用φ150锚孔，锚杆长度25m，自由段6m，锚固段19m，采用5×7φ5钢绞线，钢筋混凝土腰梁连接。

2.5基坑地下水控制

（1）止水帷幕的控制。旋喷桩采用单管旋喷，设计桩径为600mm，设计桩长暂定为5.5-14.5m，实际施工按进入不透水层1.0m控制，流量10L/min，注浆压力为25～28MPa，水泥用量为180kg/m，钻孔钻速为20～25r/min，提速为0.2～0.3m/min。

（2）降水施工控制。基坑内沿基坑四周设置排水沟和集水井，及时排干基坑的水。基坑内排出水及洗车污水均要经过沉砂池、沉淀池和过滤池后方可向市政排水管道排走。

三、基坑桩-锚复合支护结构施工技术

3.1施工工艺流程

施工放线→钻孔灌注支护桩施工，单管旋喷桩止水帷幕施工→桩检测→压顶梁施工→场地土方开挖至-2.5m→第一道预应力锚索施工→第一道预应力锚索张拉→场地土方开挖至-7.5m→第二道预应力锚索施工→第二道预应力锚索施工→土方分层开挖至设计深度。

3.2钻孔灌注支护桩施工

3.2.1钻孔桩成孔

钻孔桩的机具选择、护筒埋设、泥浆护壁、施工要领及清孔等要求按现行规范和规程处理。桩成型后必须清除孔底沉渣，清孔后沉渣厚度不得大于100mm，并应立即灌注水下砼。

3.2.2钻孔桩钢筋笼制作及安装

纵向受力钢筋采用HRB400钢筋，纵向受力钢筋的连接采用焊接，单面焊接10d，双面焊接6d。焊接接头必须按规范要求错开。保护层厚50mm。螺旋箍筋采用HRB335钢筋，横向加劲筋采用HRB335，纵横钢筋交接处焊接牢固。钢筋笼外侧需设混凝土垫块或采用其他有效措施，以保障钢筋保护层厚度的准确性。

3.2.3钻孔桩水下混凝土浇灌

工程的挡土桩混凝土强度等级C30。灌注前，应检查商品混凝土供应厂家提供的混凝土级配单，抽查测定到场混凝土的坍落度，禁止使用不符合坍落度要求的混凝土。导管口离孔底应控制在30–50㎝范围内，灌注混凝土开始后应连续作业，严格控制拆导管的时间，一般不超过15min，不得中途停工；当导管内未灌满混凝土时，后续混凝土应徐徐灌入，防止在导管内造成高压气囊，将导管节间的胶垫挤出，而使导管漏水。

在灌注过程中，应经常测量混凝土面的上升高度，导管埋深宜为2-6m，严禁把导管拔出混凝土面。随着导管的提升，逐渐拆卸导管。混凝土灌注过程中，必须严格按施工规程操作，控制好拔管高度，掌握混凝土面上升高度，以避免出现堵管、导管进水、混凝土离析夹泥、钢筋错位、断桩等事故发生。当灌注混凝土至设计桩顶标高时，必须测定实际浇注混凝土面标高，应在扣除桩顶浮浆层后，略超过设计高程（高出桩顶设计标高0.8m）。

3.3单管旋喷桩止水帷幕施工

单管旋喷桩按照设计要求进行施工，施工过程中，严格控制桩长、桩径、流量、注浆压力、水泥用量、钻孔钻速、提速等施工参数，确保单管旋喷桩止水帷幕起到止水的效果。

3.4钢筋混凝土压顶梁施工

本工程的压顶梁截面尺寸为800mm×800mm，施工时，先把支护桩桩头破至设计标高，清理干净桩头的浮渣等残留物后，按要求支模和绑扎钢筋，灌注混凝土。

3.5预应力锚索施工

先按照图6的做法制作好预应力锚索。锚索成孔施工工艺应采用跟管钻进法。水泥强度等级为42.5R。一次注浆材料选用0.45~0.50纯水泥浆，一次注浆压力为0.4~0.6MPa；二次注浆材料选用水灰比为0.45～0.50的纯水泥浆，注浆压力为2～3MPa。沿杆体轴线方向每隔1.5m应设置一个对中支架，注浆管、排气管应与锚索杆体绑扎连接。待注浆体和混凝土梁达到设计强度的80%后方可进行锚索张拉。锚索锁定前先分级张拉至设计抗拔力的1.1倍，保持15min，然后卸荷至零，再重新分级张拉至锁定荷载预应力进行锁定作业，锚索张拉荷载分级及观测时间应遵守规范进行。自由段的锚索外套保护管，锚固段水泥浆保护层厚度不应小于20mm。

图6预应力锚索结构及制作大样图

3.6土方开挖

本工程的土方开挖必须分步分层进行，先挖至地面下1.0m位置，待完成钢筋混凝土压顶梁浇筑后，分层开挖至第一道预应力锚索位置，进行第一道预应力锚索的施工和张拉，然后开挖至第二预应力锚索位置，进行第二道预应力锚索的施工和张拉，最后，开挖至设计深度。每次分层开挖深度不大于2.0m，开挖过程中加强对基坑支护结构的监测。

四、基坑施工监测

为了确保周边建筑物、道路和地下管线的安全，保证基坑支护结构在挖土和整个地下结构施工过程中的稳定，必须委托有资质的第三方对其进行监测，基坑工程的主要监测项目及相关要求详见表1。

表1基坑工程监测项目一览表

对主要监测项目设定的控制值为：支护结构最大水平位移控制值为35mm，周围地面沉降变形的控制值为30mm。水平位移控制值为30mm，地面沉降控制值为25mm。在整个土方开挖和地下结构施工过程中，从监测结果来看，各点的监测数据都在设计允许范围内，未出现异常的情况。

五、应急预案

基坑开挖前，应预计事故发生的可能性，作好基坑抢险加固的下列准备工作：（1）基坑监测信息反馈系统的建立；（2）反压土料的来源及运输；（3）储备止水堵漏的必要器材；（4）加固用的钢材、水泥、草袋等。

支护结构地面出现裂缝时，必须及时用粘土或水泥砂浆封堵。支护结构出现渗漏水的情况时，应及时采取有效堵漏止水措施。

基坑止水帷幕漏水、流土，坑内降水及开挖使坑外地面或道路下沉、建筑物倾斜开裂、管道爆裂时，应立即停止坑内降水和挖土，并立即用粘土、水泥土浆液或其它化学浆液等材料处理止水帷幕的渗漏，必要时重新补做止水帷幕。

基坑开挖引起流砂、涌土或坑底隆起失稳时，应立即停止基坑内降水或挖土，进行堆料反压。

基坑支护结构变形超过允许值或有失稳前兆时，应按下列规定立即采取加固措施。

（1）当支护结构变形过大，明显倾斜时，可在坑底与坑壁之间加设斜撑.如基坑周边场地允许，可设置拉锚。

（2）支护结构桩墙嵌固深度不足，使支护桩墙踢脚失稳时，应立即停止土方开挖，在桩墙前堆砂包反压，也可在基坑外侧挖土卸载，在挡土桩被动区打入短桩加固等。

（3）当坑边土体严重变形，且变形速率持续增加有滑动趋势时，应视为基坑整体滑移失稳的前兆，应立即采用砂包或其它材料回填，反压坑脚，待基坑稳定后再作妥善处理。

（4）坡顶或桩墙后卸载，坑内停止挖土作业，适当增加内撑或锚杆，增大内撑预应力或预应力锚杆的预加力。

六、结束语

通过工程施工的实际效果可以看出，本工程保证了基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行，是合理的基坑支护方案。施工过程中所采取的施工措施是得当的，达到了建设单位、设计单位、施工单位的预期目标。

参考文献：

1.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

2.《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

3.《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）

4.《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）

5.《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97）

6.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

7.《建筑基坑工程监测技术规程》（GB50497-2009）