樁錨支護結(jié)構(gòu)在基坑支護中的應(yīng)用

楊楊 楊穎 薄雯 劉施蕊

摘要：樁錨支護體系是近年來隨著基坑工程的發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型支護結(jié)構(gòu)，因其工程適用性強而被廣泛地運用于巖土工程施工中。本文結(jié)合實例介紹了深基坑支護方案設(shè)計、基坑支護結(jié)構(gòu)施工，為樁錨組合式基坑支護形式在深厚砂層中的應(yīng)用獲取了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：基坑;樁錨支護;降水井

前言

隨著城市建設(shè)的逐步發(fā)展，城市用地越來越緊張，因地基承載力、抗震穩(wěn)定性、建筑結(jié)構(gòu)和功能的需要，很多建筑基礎(chǔ)的埋置深度大多超過了10 m，有的甚至超過了20 m，而這些建筑大多位于市區(qū)的繁華地段，場地狹窄，四周的城市道路及地下管線距離場地較近，且場地四周又有不同層高的建筑物或構(gòu)筑物，這些自然因素就決定了基坑開挖時不能放坡。樁錨支護結(jié)構(gòu)是排樁與預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)的簡稱，該支護形式剛度大而變形相對較小，常用于地質(zhì)條件和周邊環(huán)境復(fù)雜、基坑深度大（一般超過12 m）的基坑支護中，能夠成功地解決這一問題。

1.樁錨支護體系的工作原理

研究人員認(rèn)為，樁錨支護體系中錨桿的自由端受力時，通過錨桿傳遞給錨固段，由于錨固段與土層錨固在一起，所以可以利用錨固體之間的摩擦力將所受的外力傳遞到周圍土層中，以達到應(yīng)力釋放的目的。

2.工程項目概況介紹

某高層建筑面積為22786m2，主樓16層，2層地下室?；涌傮w開挖深度為9.20m，電梯井位置開挖深度達11.5m。

地質(zhì)及水文狀況：場地地基土上覆土層由人工填土，第四系沖積層的淤泥質(zhì)土、粉（細(xì)）砂、中（粗）砂、粉砂夾粉土、粉質(zhì)粘土及第四系殘積土層組成。砂層埋深較深，最深達到了19m。地下水主要賦存于粉細(xì)砂層和粗砂層中，含水量豐富，滲透性強。部分地段的地下水屬于承壓水。周邊均為道路與建筑物，場地內(nèi)地下水位較高，地下水豐富，開挖范圍內(nèi)土層為雜填土、淤泥質(zhì)土以及粉細(xì)砂層。工程砂層厚，埋深大，而且砂層較密實。

3.基坑支護方案設(shè)計

3.1支護結(jié)構(gòu)選型

樁錨式支護結(jié)構(gòu)工期較短，工程造價較低，不影響地下室結(jié)構(gòu)施工，適合本工程施工。錨索在砂層中難以施工、會造成地下水與砂土流失而造成地面沉陷的施工難點，可通過采用預(yù)應(yīng)力錨桿的“壓水鉆進成孔法”施工工藝以及跟套管鉆進工藝加以解決。綜合以上所述，該工程確定采用鉆孔樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護方案。

3.2 支護結(jié)構(gòu)

支護結(jié)構(gòu)排樁采用φ1000@1100鉆孔灌注樁。排樁間設(shè)置？550@1100單管旋噴止水帷幕。鉆孔灌注樁樁長約21m，施工中以進入強風(fēng)化巖或殘積土層1m為準(zhǔn)。在排樁樁頂整圈設(shè)置1000mm×800mm的鋼筋混凝土壓頂梁。

3.3 預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計

根據(jù)計算結(jié)構(gòu)，本工程采用一樁一錨的形式，上下共設(shè)兩排。

第一排錨索（YM1），位于地面下3.2m位置，軸向拉力設(shè)計值為40t，預(yù)應(yīng)力鎖定值為20t，設(shè)計采用φ150錨孔，錨桿長度35m，自由段5m，錨固段30m，采用3×7φ5鋼絞線。

第二排錨索（YM2），位于地面下6.0m位置，軸向拉力設(shè)計值為55t，預(yù)應(yīng)力鎖定值為40t，設(shè)計采用φ150錨孔，錨桿長度35m，自由段5m，錨固段30m，采用5×7φ5鋼絞線。

3.4基坑地下水控制設(shè)計

（1）止水帷幕設(shè)計

旋噴樁采用單管旋噴，設(shè)計樁徑為550mm，設(shè)計樁長暫定為21.0m，實際施工按進入不透水層1.0m控制，流量10L/min，注漿壓力為25～28MPa，水泥用量為180kg/m，鉆孔鉆速為20～25r/min，提速為0.2～0.3m/min。

（2）降水設(shè)計

地下室采用井點降水。共設(shè)降水井18個，降水井深度為14m，降水井直徑均為800mm。其中剪力墻承臺位置為16m。周邊設(shè)置4個地下水位觀測井。

4.基坑樁-錨復(fù)合支護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

4.1施工工藝流程

施工放線→鉆孔灌注支護樁施工，單管旋噴樁止水帷幕施工→樁檢測→壓頂梁施工→場地土方開挖至-2.5m→第一道預(yù)應(yīng)力錨索施工→第一道預(yù)應(yīng)力錨索張拉→場地土方開挖至-7.5m→第二道預(yù)應(yīng)力錨索施工→第二道預(yù)應(yīng)力錨索施工→土方分層開挖至設(shè)計深度。

4.2鉆孔灌注支護樁施工

4.2.1鉆孔樁成孔

鉆孔樁的機具選擇、護筒埋設(shè)、泥漿護壁、施工要領(lǐng)及清孔等要求按現(xiàn)行規(guī)范和規(guī)程處理。樁成型后必須清除孔底沉渣，清孔后沉渣厚度不得大于100㎜，并應(yīng)立即灌注水下砼。

4.2.2鉆孔樁鋼筋籠制作及安裝

縱向受力鋼筋采用HRB400鋼筋，縱向受力鋼筋的連接采用焊接，單面焊接10d，雙面焊接6d。焊接接頭必須按規(guī)范要求錯開。保護層厚50㎜。螺旋箍筋和橫向加勁筋均采用HRB335鋼筋，縱橫鋼筋交接處焊接牢固。鋼筋籠外側(cè)需設(shè)混凝土墊塊或采用其他有效措施，以保障鋼筋保護層厚度的準(zhǔn)確性。

4.2.3鉆孔樁水下混凝土澆灌

擋土樁混凝土強度等級C30。灌注前，應(yīng)檢查商品混凝土供應(yīng)廠家提供的混凝土級配單，抽查測定到場混凝土的坍落度，禁止使用不符合坍落度要求的混凝土。導(dǎo)管口離孔底應(yīng)控制在30-50㎝范圍內(nèi)，灌注混凝土開始后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)格控制拆導(dǎo)管的時間，一般不超過15min，不得中途停工;當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)未灌滿混凝土?xí)r，后續(xù)混凝土應(yīng)徐徐灌入，防止在導(dǎo)管內(nèi)造成高壓氣囊，將導(dǎo)管節(jié)間的膠墊擠出，而使導(dǎo)管漏水。

在灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常測量混凝土面的上升高度，導(dǎo)管埋深宜為2-6m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管拔出混凝土面。隨著導(dǎo)管的提升，逐漸拆卸導(dǎo)管?；炷凉嘧⑦^程中，必須嚴(yán)格按施工規(guī)程操作，控制好拔管高度，掌握混凝土面上升高度，以避免出現(xiàn)堵管、導(dǎo)管進水、混凝土離析夾泥、鋼筋錯位、斷樁等事故發(fā)生。當(dāng)灌注混凝土至設(shè)計樁頂標(biāo)高時，必須測定實際澆注混凝土面標(biāo)高，應(yīng)在扣除樁頂浮漿層后，略超過設(shè)計高程（高出樁頂設(shè)計標(biāo)高0.8m）。

4.3單管旋噴樁止水帷幕施工

單管旋噴樁按照設(shè)計要求進行施工，施工過程中，嚴(yán)格控制樁長、樁徑、流量、注漿壓力、水泥用量、鉆孔鉆速、提速等施工參數(shù)，確保單管旋噴樁止水帷幕起到止水的效果。

4.4預(yù)應(yīng)力錨索施工

錨索成孔施工工藝應(yīng)采用跟管鉆進法。水泥強度等級為42.5R。一次注漿材料選用0.45～0.50純水泥漿，一次注漿壓力為0.4～0.6MPa;二次注漿材料選用水灰比為0.45～0.50的純水泥漿，注漿壓力為2～3MPa。沿桿體軸線方向每隔1.5m應(yīng)設(shè)置一個對中支架，注漿管、排氣管應(yīng)與錨索桿體綁扎連接。待注漿體和混凝土梁達到設(shè)計強度的80%后方可進行錨索張拉。錨索鎖定前先分級張拉至設(shè)計抗拔力的1.1倍，保持15min，然后卸荷至零，再重新分級張拉至鎖定荷載預(yù)應(yīng)力進行鎖定作業(yè)，錨索張拉荷載分級及觀測時間應(yīng)遵守規(guī)范進行。自由段的錨索外套保護管，錨固段水泥漿保護層厚度不應(yīng)小于20㎜。

5.基坑施工監(jiān)測

為確保周邊建筑物、道路和地下管線的安全，保證基坑支護結(jié)構(gòu)在挖土和整個地下結(jié)構(gòu)施工過程中的穩(wěn)定，必須委托有資質(zhì)的第三方對其進行監(jiān)測。

對主要監(jiān)測項目設(shè)定的控制值為：支護結(jié)構(gòu)最大水平位移控制值為35㎜，周圍地面沉降變形的控制值為30㎜。水平位移控制值為30㎜，地面沉降控制值為25㎜。在整個土方開挖和地下結(jié)構(gòu)施工過程中，從監(jiān)測結(jié)果來看，各點的監(jiān)測數(shù)據(jù)都在設(shè)計允許范圍內(nèi)，未出現(xiàn)異常的情況。

結(jié)語

通過工程施工的實際效果可以看出，本工程保證了基坑附近建筑物、道路、管線的正常運行，是合理的基坑支護方案。施工過程中所采取的施工措施是得當(dāng)?shù)模_到了預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻：

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（作者單位：遼寧地質(zhì)工程勘察施工集團有限責(zé)任公司）