預(yù)應(yīng)力及全粘結(jié)錨桿深基坑支護體系工藝應(yīng)用

范學(xué)吉

（中交一航局第二工程有限公司 山東青島 266071）

引言

近年來隨著我國經(jīng)濟建設(shè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，大量深基坑工程的出現(xiàn)，對基坑工程進行正確的設(shè)計和施工提出更高的要求。本文以工程實例介紹一種綜合的支護方法：預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護型式，其施工便利，造價較低，大大提高了邊坡的安全穩(wěn)定性。特別是對填土厚度大、放坡坡度小、周邊有建筑物或地下管線等的邊坡支護，優(yōu)勢明顯。

1 工程概況

天福山莊項目土石方及基坑支護工程，位于市北區(qū)紹興路與敦化路交叉口東南地塊。共包括14幢8～29層住宅樓及1～3層車庫，基坑開挖深度5.4～15.2m。原有住宅小區(qū)南北兩側(cè)及原有招待所南、東、北三側(cè)均與基坑場區(qū)相臨。距離較近。本工程基坑開挖不具備放坡開挖條件，需進行垂直開挖。本工程地質(zhì)條件按地質(zhì)年代由新到老、標準地層層序自上而下分別為：素填土、粗礫砂層、粗?；◢弾r強風化帶和粗粒花崗巖中風化帶組成，風化裂隙密集發(fā)育，巖芯風化強烈，巖質(zhì)松軟，呈散體狀結(jié)構(gòu)巖體和碎裂塊狀結(jié)構(gòu)巖體。

2 方案比選和確定

基坑支護的方案有放坡、護坡樁、錨桿、噴錨等，各種方案有其優(yōu)點和局限性，因此，選擇合理的方案是保證基坑支護工程質(zhì)量和施工安全的關(guān)鍵。該工程在深入掌握和研究已有工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料和周邊環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，進行多種方案的分析，論證與優(yōu)化，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，基坑不具備放坡支護條件，給本基坑邊坡支護帶來困難。

通過調(diào)查研究，以及各工藝方案主要要素比較，從施工工期、施工費用、結(jié)構(gòu)安全性等各項指標綜合分析，采用預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護型式。該工藝作為深基坑施工中一種重要的支護方式，能較好的增強邊坡的整體穩(wěn)定性，有效控制邊坡的沉降變形；防止局部邊坡土體坍塌；大大減小邊坡的整體位移變形。該工藝能滿足項目安全性要求，施工較快，對周邊環(huán)境影響較小。

3 基坑支護方案設(shè)計

本工程基坑支護體系采用預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護結(jié)構(gòu)型式，開挖深度=15.2m，土釘水平間距=1.500m。設(shè)計土釘、錨桿共計7排，錨桿上下交錯布置，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件冠梁、腰梁為現(xiàn)澆混凝土，混凝土強度等級C25；肋梁噴射混凝土，混凝土強度等級C20；預(yù)應(yīng)力錨桿采用鉆孔注漿工藝，桿體選用多股鋼絞線；全粘結(jié)錨桿采用鉆孔注漿施工工藝，桿體選用HRB400鋼筋；面層為噴射混凝土，混凝土強度等級C20，網(wǎng)筋選用HPB235鋼筋綁扎，部分鋼管樁φ146焊管壁厚5mm，鉆孔直徑180mm，沖擊鉆孔注水泥漿，內(nèi)插鋼管施工，入基底1000mm，樁中心間距1000mm。

支護設(shè)計錨桿基本參數(shù)見表1（見圖1）。

4 施工工藝

4.1 本工程基坑各支護單元均無放坡空間，采用預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護方案進行支護。預(yù)應(yīng)力錨桿體系施工前，進行鋼管樁施工，鋼管采用φ146鋼管，管內(nèi)外用水灰比為0.5的水泥漿灌實。

表1 錨桿支護參數(shù)

圖1 單元支護剖面圖

鋼管樁采用100型潛孔鉆機進行施工。樁孔終孔后，利用空壓機的高氣壓氣體將沉渣和孔內(nèi)積水吹出清孔。在下入鋼管后，把注漿管下入孔內(nèi)，將攪拌好的水泥砂漿用專用注漿泵連續(xù)不斷地進行灌注，灌滿為止。水泥漿按水灰比0.5的要求，嚴格配制，加微膨脹劑。

4.2 預(yù)應(yīng)力錨桿工程，基坑側(cè)壁采用預(yù)應(yīng)力錨桿體系支護，錨桿桿體采用φ15.2高強鋼絞線。

4.2.1 工藝流程

清面→錨孔定位→鉆孔清孔→桿體制作與安裝→孔內(nèi)注漿→腰梁→張拉鎖定。

4.2.2 清坡

靠近鋼管樁要求挖掘機司機具有較高的操作技術(shù)，盡量靠近樁體但不能破壞樁體，可預(yù)留土層10～20cm，開挖后進行人工清理，清除掉樁外松散浮土。

4.2.3 錨孔定位

根據(jù)錨桿鉆孔布置圖進行布孔，孔位誤差控制在10cm以內(nèi)。

4.2.4 錨桿成孔、桿體下入、注漿

土層錨孔采用錨桿鉆機成孔，遇土層采用螺旋鉆桿，在一定的鉆壓和鉆速下，一面向土體鉆進，同時將切削下來的松動土體順螺葉排出孔外成孔，拔出鉆桿后及時將加工好的桿體及注漿管插入到位。

本工程采用現(xiàn)場攪拌水泥漿，按水灰比0.5的要求，嚴格配制水泥漿配合比。攪拌時須由專職試驗員負責控制原材料的配制工作，加料達到允許偏差范圍之內(nèi)，嚴格計量和試驗管理。水泥漿必須攪拌均勻。配制水泥漿時，加料準確，待攪拌均勻后，方可將漿液放入儲漿罐，以備灌注。孔內(nèi)灌滿水泥漿后，孔內(nèi)留設(shè)注漿管，待水泥漿達到一定強度后采用二次壓力注漿，注漿壓力2.5～5.0kPa。

4.2.5 腰梁、錨座安裝

樁錨支護錨桿腰梁采用混凝土腰梁，腰梁鋼筋混凝土按照規(guī)范進行施工，符合規(guī)范要求。

4.2.6 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力錨桿當錨固段注漿體達到設(shè)計強度的75%以上后，才可進行預(yù)應(yīng)力張拉，張拉設(shè)備為YQT-100型千斤頂，配套油泵采用ZB2×2/500型電動油泵。

錨索張拉前須對千斤頂和壓力表進行配套標定，并繪出油壓～張拉力曲線。為使鋼絞線受力均勻，先用千斤頂預(yù)張拉鋼絞線，預(yù)張拉力控制在 20～30kN。

預(yù)張拉完成后重新固定工具錨重新張拉，張拉應(yīng)力控制在鎖定應(yīng)力的1.05倍設(shè)計張拉應(yīng)力水平上。張拉時加荷速率控制在50kN/min以內(nèi)，最后一次加載完成后穩(wěn)定時間不小于10min再鎖定。

4.2.7 錨桿施工要點

錨桿及土釘墻支護工程施工遵循分段開挖、分段支護的原則，不宜按一次挖就再行支護的方式施工。施工中應(yīng)對錨桿位置、長度，壓力及注漿量，張拉應(yīng)力等進行檢查。鉆孔軸線偏斜率不應(yīng)大于全粘結(jié)錨桿長度的2%。

4.3 全粘結(jié)錨桿及面層工程

（1）本工程各支護單元均設(shè)有全粘結(jié)錨桿支護，土層全粘結(jié)錨桿成孔采用GJ-150S型機器成孔，巖層土釘采用100型風動潛孔鉆成孔。

（2）工藝流程

坡面定位鉆孔→清孔→桿體制作→桿體安放→孔內(nèi)注漿→面層混凝土噴射。

（3）鉆孔

根據(jù)設(shè)計要求，定出孔位，作出標記。鉆孔孔深、孔徑、孔距符合設(shè)計要求。終孔后進行清孔不小于5min。

（4）桿體制作

桿體用鋼筋除油污、除銹。桿體定位支架用φ6.5鋼筋制作，煨成船形，每1.5m一個。

全粘結(jié)錨桿下料長度為：土釘桿體及外露長度之和，外露長度須滿足加強筋焊接作業(yè)要求，誤差±100mm。

（5）桿體安設(shè)

鉆孔清孔完成后盡快安設(shè)拉桿。插入桿體時應(yīng)將注漿管與拉桿綁在一起同時插入孔內(nèi)，或后插注漿管，插入孔內(nèi)深度不小于土釘長度的95%，桿體安放后不得隨意敲擊，不得懸掛重物。

（6）注漿

水泥注漿用P.O42.5水泥，按0.5的水灰比拌制。水泥漿用注漿泵送至孔底，邊注漿邊拔管，在拔管過程中應(yīng)保證管口始終埋在水泥漿內(nèi)，一次注漿30min后二次補漿，注漿壓力不小于0.5MPa。

（7）質(zhì)量控制標準

全粘結(jié)錨桿鉆孔傾角誤差標準為±1度，鉆孔軸線偏斜率不應(yīng)大于全粘結(jié)錨桿長度的2%。

4.4 面層工程

（1）噴射混凝土面層設(shè)計厚度80mm，混凝土等級為C20，φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)。噴射混凝土作業(yè)分段進行，同一段內(nèi)噴射順序自下而上，一次噴射厚度不大于60mm。

（2）坡面修整，土方挖除后進行坡面整平，以降低混凝土的回彈、凹陷處混凝土不密實以及面層平整美觀。

（3）掛網(wǎng)，采用人工敷設(shè)，支護設(shè)計方案中有全粘結(jié)錨桿處，沿全粘結(jié)錨桿縱橫向各設(shè)置2φ14加強鋼筋，加強筋與全粘結(jié)錨桿點焊連接。在邊坡坡頂處混凝土面層向上延伸1.2m，沿坡頂設(shè)置1φ22鋼筋以固定面層，鋼筋長1m。坡頂面層固定鋼筋先于鋼絲網(wǎng)敷設(shè)，固定筋直接錘擊擊入。

（4）噴射混凝土，噴射混凝土原材料選用P.O32.5水泥、中粗砂、粒徑5mm的細石。噴射時應(yīng)保證噴料的均勻性，一次噴射混凝土厚度，以混凝土不滑移、不墜落為準，為了保證噴射混凝土厚度的均勻性，可預(yù)先在待噴面上間隔地設(shè)一些厚度標志。

委托有資質(zhì)第三方監(jiān)測單位對基坑變形進行監(jiān)測，密切關(guān)注基坑邊坡沉降、位移量，一旦發(fā)現(xiàn)變形量變化異常或超報警值及時采取措施。

5 工藝實施效果

實施效果：

該工程采用預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護型式體系，有效的解決了天福山莊基坑工程現(xiàn)場場地受限，無法進行放坡開挖的難題，確保周邊建筑物及地下管線的安全，避免施工泥漿對環(huán)境的污染。同時經(jīng)過近半年的邊坡和沉降監(jiān)測，沉降、位移量均未超報警值，邊坡安全穩(wěn)定。

6 效益評估

預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護型式，施工便利，施工設(shè)備簡單，占用空間較小，兩名操作人員即可正常操作。施工成本較低，與傳統(tǒng)灌注樁支護工藝相比，節(jié)約施工成本約25%。

預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護型式適用于垂直開挖體系，不需進行放坡，占地較少。該支護體系對控制邊坡位移變形、增強整體穩(wěn)定性、保證邊坡開挖過程中不發(fā)生局部坍塌等具有很好的作用，大大提高了邊坡的安全穩(wěn)定性。特別是對填土厚度大、放坡坡度小、周邊有建筑物或地下管線等的邊坡支護，具有常規(guī)土釘墻的護坡樁無法相比的優(yōu)勢。

7 創(chuàng)新點

預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護體系作為一種經(jīng)濟可靠快速簡便的基坑支護技術(shù)，它具有施工工藝簡單，不需大型機械設(shè)備、噪音小、污染少、施工進度快等諸多優(yōu)點。在基坑開挖施工過程中，采用該支護體系較護坡樁優(yōu)勢明顯。

8 結(jié)語

通過預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護型式在天福山莊基坑工程中的成功實施，結(jié)合實施過程中與傳統(tǒng)支護工藝的對比，充分體現(xiàn)出該工藝較強的實用性。對縮短施工工期、節(jié)約施工成本、保護周邊環(huán)境等方面意義重大。預(yù)應(yīng)力錨桿+全粘結(jié)錨桿支護體系，充分發(fā)揮在基坑支護受力體系中的作用，在基坑支護方式中具有較強的可實用性。

[1]《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)范》（JGJ120-2012）.

[2]《基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程》（CECS96-97）.

[3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）.