基于某工程項目大基坑開挖的錨桿支護研究

鄧志勇

(浙江工商職業(yè)技術學院，浙江寧波 315012)

1 寧波某縣金融中心工程概況

該金融中心工程項目位于寧波某縣西邊CBD中心，東至前進路，南至江岸路，西至海寧北路，北至某居民住宅小區(qū)。金融中心工程項目總用地面積13 800 m2，總建筑面積83 690 m2，建筑總高度100 m，地上 23層，地下2層［1］。

2 寧波某縣金融中心工程基坑情況

2．1 基坑內(nèi)基本情況

寧波某縣金融中心工程±0．000標高相當于黃海水平面高程23．900 m，室內(nèi)地面與室外地坪高度之差為0．15 m，地下室底板標高為－9．55 m，底板厚20 cm，底板下設100 mm厚C15混凝土墊層?；映书L方形，長108．5 m，寬120 m，面積比較大，在施工中屬于大基坑。

2．2 基坑周邊情況

本項目基坑北面為正在規(guī)劃中的桃園南路，桃園南路的外側(cè)是某居民住宅小區(qū)，基坑東面靠前進路，基坑南面靠江岸路，基坑西面靠海寧北路，基坑邊布滿很多污水管線、自來水管線、雨水管線，管線外側(cè)是一條外環(huán)路，外側(cè)布滿電線管線。根據(jù)本基坑開挖深度及周邊環(huán)境特點，按浙江省標準DB33/T 1008-2000建筑基坑工程技術規(guī)程相關規(guī)定，本基坑工程安全等級屬一級基坑。

2．3 基坑地質(zhì)條件

2．3．1 基坑所在場地土層情況

根據(jù)浙江省工程勘察研究院2010年2月該工程巖土工程勘察報告(詳勘)，本工程地震基本烈度小于6度，建筑場地類別為Ⅱ類?；铀趫龅赝翆咏Y(jié)構(gòu)分為6層，具體情況見表1。

2．3．2 地下水情況

在基坑開挖影響范圍內(nèi)，場地地下水主要為淺層孔隙潛水，地下水位受氣候和環(huán)境影響明顯;除表層為素填土，滲透性好富水性強外，其余均為滲透性弱的粘性土層。經(jīng)過勘察，基坑場地地下水水位埋深為0．6 m～1．0 m。

3 基坑支護施工方案設計原則

本基坑支護施工方案，既要保證安全，又要技術經(jīng)濟，可以按以下原則編制:

1)在基坑土方開挖施工中，確保基坑內(nèi)基礎和基坑外土體的安全;2)保證基坑支護結(jié)構(gòu)強度、剛度和穩(wěn)定性，確保支護結(jié)構(gòu)在地下室施工時安全沒有問題;3)在確?；觾?nèi)基礎和基坑外土體的安全前提下，應盡量使施工方便，從而控制和降低基坑支護工程成本［2］。

表1 場地各地層簡況

4 基坑支護施工方案的提出

本工程位于城市市區(qū)，由于基坑周邊靠近的地方有在建樓盤及地下管網(wǎng)、道路，基坑支護結(jié)構(gòu)的水平位移對這些物體的影響很大，因此，本項目基坑的施工很復雜，面臨一定的困難。為了安全施工，需要進行基坑支護。本著安全可靠經(jīng)濟合理的原則，經(jīng)過認真計算和多方案比較，選用的施工方案是:在基坑周邊先用間距7 m排樁進行擋土，再用土層錨桿進行支護。樁錨支護結(jié)構(gòu)利用樁及預應力錨桿變形小的特點有效控制基坑邊坡支護結(jié)構(gòu)的水平位移，減少了對四周臨近建筑物及市政設施的影響，保證基坑周圍民房及市政設施的安全使用和寧靜文明的施工環(huán)境［3］。

4．1 繪制基坑支護施工平面布置圖

根據(jù)以上本工程項目基坑的特點，本工程采用排樁進行擋土，再用土層錨桿進行支護，其結(jié)構(gòu)平面布置如圖1所示。

由圖1可以看出，沿著基坑的四周有錨桿，這些錨桿的間距為1 m，都分布在基坑外邊，環(huán)繞基坑的邊沿有過梁橫向支撐土體，每隔7 m有排樁豎向支撐土體?；永锩娴幕A是樁基礎，土方開挖被分成11個區(qū)域。土方開挖時基坑出土的地方有三個，兩個分布在基坑的西邊，一個分布在基坑的東邊。

圖1 基坑支護平面布置圖

4．2 繪制土層錨桿的支撐構(gòu)造詳圖

從基坑支護及開挖平面布置圖上可以看出，沿著基坑壁，有四種類型的斷面圖，即1—1斷面圖、2—2斷面圖、3—3斷面圖、4—4斷面圖，這里以土層錨桿支護4—4斷面圖為代表，具體見圖2。它描述了錨桿支護土層豎向狀況、錨桿分布的位置、錨桿選用的材料、排樁豎向狀況。

圖2 4—4土層錨桿支撐構(gòu)造詳圖

在4—4斷面圖里，排樁要埋入地下18．4 m，錨桿有三層，標高分別是 －1．70 m，－3．40 m，－5．10 m?；觾?nèi)地面標高是－9．55 m，下面是承臺及承臺墊層。

5 土層錨桿支護的施工方法

5．1 施工過程

土層錨桿支護按照施工過程，可以分為錨桿放樣、鉆孔清孔、錨索的制作與安裝、壓力灌漿、錨索張拉與鎖定幾個步驟。

5．1．1 錨桿放樣

錨桿分成三排，第一排錨桿鉆孔孔徑中心在自然地坪下1．70 m(－1．70 m)，每個孔間距1．00 m，錨桿長度 22 m，傾角 10°;第二排錨桿鉆孔孔徑中心在自然地坪下3．40 m(－3．40m)，每個孔間距1．00 m，錨桿長度15 m，傾角10°;第三排錨桿鉆孔孔徑中心在自然地坪下5．10 m(－5．10 m)，每個孔間距1．00 m，錨桿長度15 m，傾角10°。

5．1．2 鉆孔清孔

本基坑采用了錨桿支護，錨桿直接用錨管無法打進，需先用旋轉(zhuǎn)式鉆孔機鉆出直徑為150 mm的孔洞，孔洞間距1 000 mm，錨桿按10°打入，成孔至設計深度后需對錨管內(nèi)進行注漿。

5．1．3 錨索的制作與安裝

1)錨桿下料長度=錨桿設計長度+1．1 m。

2)用Φ22鋼筋作為錨桿，其自由端部分應該涂滿黃油，并且套一個塑料管，兩端牢牢地綁好。

3)錨索在工廠完成加工，經(jīng)過檢驗合格后運輸至孔口。入孔前注漿管和錨桿平行并在一起，接著將錨索和注漿管同步送入孔內(nèi)，直到孔口外端剩下1．1 m。如果出現(xiàn)錨索插入孔內(nèi)困難，不要用力繼續(xù)插入，而應該拔出鉆管，清除鉆孔內(nèi)土，重新開始。

5．1．4 壓力灌漿

安裝錨桿后，采用注漿機對孔洞進行注漿，壓力不小于0．5 MPa，灌漿管距孔底0．2 m，注漿開始穩(wěn)壓數(shù)分鐘，待注滿水泥漿及端部注滿砂漿后，逐漸向外拔注漿管，直至拔至孔口，確認漿液注滿錨孔，以水泥袋子等堵塞孔口，并用濕粘土封堵孔口。

5．1．5 錨索張拉與鎖定

1)張拉前應好好處理GL表面錨索孔口使其平整，規(guī)避應力集中問題。

2)張拉的過程中，錨固端的彎矩強度應該達到15 N/mm2。3)張拉時，錨索的頭部的地方不放置鎖片，張拉力應該達到設計值后卸載至零，再在錨索的頭部的地方放置鎖片。

4)張拉的過程中，按照設計要求進行張拉力分級及觀測時間操作。

5)考慮到本項目中錨桿水平間距只有1 m，在張拉的過程中，互相有影響，因此本工程項目采用“跳張法”的張拉順序進行張拉。

5．2 施工過程中注意問題

1)在錨桿支護施工期間，不得在基坑頂面堆載，以免施工期間邊坡坍塌，施工完成后，支護區(qū)應避免重車沿基坑邊行駛，堆載重控制在15 kN/m2。

2)錨桿支護應分層施工，分層深度滿足修整后的裸露邊坡在完成支護時間內(nèi)(即及時錨桿插入和噴射混凝土作業(yè))保持自立穩(wěn)定。

3)分層支護，分層開挖，在完成上層錨桿與噴射混凝土作業(yè)及3 d～4 d的混凝土保養(yǎng)齡期以前，不得進行下一層深度的開挖。

4)土釘成孔前，按設計尺寸定出孔位并作出標記和編號，孔位的允許偏差不能過大，鉆孔的傾角誤差不大于3°。

5)作為錨桿的鋼筋搭接長度不小于200 mm，如為焊接則不小于鋼筋直徑的10倍。

6)噴射混凝土終凝后2 h，連續(xù)養(yǎng)護至達到混凝土設計強度［4］。

6 錨桿支護施工時基坑及周邊道路變形監(jiān)測及應急措施

基于本基坑的特點，監(jiān)測是指導基坑錨桿施工的重點?；邮┕ぶ校瑧M行全過程的監(jiān)測，信息化的施工。

6．1 監(jiān)測內(nèi)容

1)圍護沿深度的水平位移情況監(jiān)測;

2)基坑周邊道路下沉監(jiān)測。

監(jiān)測報警值:土體水平位移警戒值為45 mm，日水平位移增量不得連續(xù)3 d大于3 mm/d。

6．2 監(jiān)測要求

開挖前，應對周圍環(huán)境作一次全面檢查，特別是基坑周邊上鄰近建、構(gòu)筑物、道路?；铀闹軚|南西北各個方位均設一個監(jiān)測孔，由寧波市勘測設計研究院負責監(jiān)測土體水平位移情況。監(jiān)測頻率根據(jù)基坑施工進度調(diào)整，一般每天觀測一次，如遇位移、沉降及其變化速率較大時，應增加觀測次數(shù)。在基坑周邊每條馬路上設置4個沉降觀測點，每一個觀測點間距為15 m，由本項目施工員每天觀測2次(早晚各一次)。并每周將土體位移情況數(shù)據(jù)匯總，整理成書面報告。每天的監(jiān)測結(jié)果及時提交施工、監(jiān)理，異常情況及時與甲方、設計、監(jiān)理聯(lián)系。

6．3 應急措施

施工現(xiàn)場應預備一些草包、鋼管、鋼筋等應急材料，必要時備壓力注漿和噴射混凝土設備。挖土接近坑底出現(xiàn)險情時，應回填土方以便保留基坑四周的土方，待設計采取措施加固后，再繼續(xù)施工。若在基坑錨桿支護施工中發(fā)現(xiàn)地下水滲入基坑底或基坑壁，應立即進行補漏處理，及時采用注漿或快硬水泥修補。若坑底位移過大可填壓草包或分段開挖澆筑混凝土擋墻。

7 總結(jié)

對于基坑工程施工，在寧波地區(qū)一般采用排樁+內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)形式，本工程項目從基坑實際情況出發(fā)，采用了土層錨桿支護。通過該工程實踐證明，該支護方法安全可靠，但是施工起來比較麻煩，成本費用相對來說要高一些，在基坑面積很大的情況下，才會采用該支護方法［3］。

［1］鄧志勇．基于高水位的大基坑人工抗拔樁施工研究［J］．建筑科技與經(jīng)濟，2011(5):65-67．

［2］王衛(wèi)東，吳江斌，許 亮，等．疏排人工挖孔樁在深基坑的使用［J］．巖土工程報，2007(9):26．

［3］公寶興，孫 振．鋼管樁與土釘墻聯(lián)合支護設計研究［J］．國防交通工程與技術，2005(1):39-40．

［4］姚愛國，湯鳳林，SmithI．M．基坑支護結(jié)構(gòu)設計方法討論［J］．工業(yè)建筑，2001(2):65-67．

［5］羅江波．地鐵車站深大基坑工程開挖施工研究［J］．山西建筑，2012，38(11):70-71．