試論錨桿在基坑陽角處的設計與施工

朱新磊 王娟 崔恒

摘要：本文首先介紹了不同基坑陽角適用的錨桿支護技術，隨后以某建筑工程為例，概述了錨桿支護結構設計內容和基坑陽角處錨桿支護施工要點。支護結束后，進行了錨桿多循環(huán)張拉檢測，試驗結果表明錨桿軸線拉力、錨桿最大試驗荷載值均滿足標準要求。最后結合以往施工經驗，采用對比試驗的形式驗證了錨桿直徑、錨桿間距對于基坑陽角最大水平位移量的影響，并由此總結出錨桿直徑在15～25mm之間、錨桿間距控制在1.5～3.0m之間，可以取得理想支護效果的結論，為建筑工程基坑陽角支護施工提供了一定的參考。

關鍵詞：基坑陽角;錨桿支護;錨桿間距;支護效果

On the Design and Construction of Anchor Bolt at the External Corner of Foundation Pit

ZHU Xinlei?? WANG Juan? CUI Heng

（Qingdao Ruiyuan Engineering Group Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong Province， 266550 China）

Abstract： This paper first introduces the bolt supporting technology suitable for different positive angle of foundation pit. Then it takes a construction project as an example to summarize the design content of bolt support structure and the key points of bolt support construction at the external corners of foundation pit. After the support， the multi cycle tension detection of anchor rod is carried out. The test results show that the axial tension of anchor rod and the maximum test load of anchor rod meet the standard requirements. Finally， combined with the previous construction experience， the influence of bolt diameter and bolt spacing on the maximum horizontal displacement of foundation pit external angle is verified in the form of comparative test， and it is concluded that the ideal support effect can be obtained when the bolt diameter is between 15-25mm and the bolt spacing is controlled between 1.5-3.0m， which provides a certain reference for the construction of foundation pit external angle support.

Key Words： External corner of foundation pit; Bolt support; Bolt spacing; Support effect

現代高層建筑施工中需要開挖深基坑。為了保證作業(yè)安全和提高建筑質量，需要對深基坑進行支護。基坑陽角部位受力比較集中，是錨桿支護的重要區(qū)域。根據陽角類型的不同，適用的支護方案也存在差異，應結合現場情況和以往施工經驗進行科學選擇。除此之外，無論選擇何種支護形式，在施工過程中都需要樹立精細化的管理理念，保證錨桿支護效果達標，保障基坑結構穩(wěn)定和維護現場作業(yè)人員的安全。

1 基坑陽角處的錨桿支護技術

對于基坑陽角處的錨桿支護，支護形式與基坑深度（H）、陽角邊長（L）等因素有關。根據兩者關系的不同，具體可分為以下幾種形式。（1）小型陽角。當L<0.2H時，屬于小型陽角，這種情況下基坑陽角較小，需要在錨桿邊坡做垂直處理，在達到支護穩(wěn)定效果的前提下，i可在最大程度上降低土方開挖與回填量。（2）中型陽角。當0.2<L<H時，屬于中型陽角。這種情況下如果對基坑陽角直接做垂直處理，會因為土方開挖量、回填量較大，而增加施工成本^[1]。因此，在設計時可以將基坑陽角做45°平滑過渡處理，同時要靈活變動斜邊錨桿的角度，避免陽角長邊與支護錨桿接觸。（3）大型陽角。當L>H時，屬于大型陽角。這種情況下在直角陽角局部做45°平滑過渡處理，得到一個由陽角斜邊錨桿、陽角短邊錨桿、陽角長邊錨桿組成的三向錨桿交叉。通過調整三向錨桿位置，使其相互避讓，達到最佳的支護效果。（4）組合陽角。除了上述幾種形式外，在一些特殊基坑工程中，也經常會選擇組合陽角的形式。對于此類情況，應結合現場情況以及支護需要，合理布置錨桿位置、靈活調整錨桿角度，最大程度上避免錨桿交叉產生的“群錨效應”^[2]。

2 錨桿在基坑陽角處的設計與施工

2.1工程概況

某高層建筑總高度54.4m，共20層?；由疃?.66m，屬于深基坑。設計使用樁頂位于地面的樁錨支護結構。地質勘察結果表明，工程區(qū)域巖土結構自上而下，分別是雜填土、黏土、粉質黏土、粉土、粉砂層。其中，基坑西南角有一棟3層辦公樓，兩棟建筑的地基邊緣距離僅有5.8m，在基坑設計與施工時應重點考慮對既有建筑基礎穩(wěn)定性的影像。在完成錨桿支護后，立即實施多循環(huán)張拉試驗，根據試驗數據判斷錨桿支護效果。

2.2支護結構設計參數

在樁錨設計環(huán)節(jié)，應重點關注護坡樁的樁徑、樁距等參數，除此之外像樁身配筋、樁頂連梁等，也需要在設計環(huán)節(jié)予以重點關注。具體設計參數如表1、表2所示。

在完成上述基本參數設計后，還應結合工程施工現場情況和前期地質勘察資料，進行基坑支護剖面圖的繪制。在剖面圖上詳細標記出樁錨的支護位置，以及錨索傾斜角度、錨桿的間隔距離等參數，為現場支護施工提供參考。

2.3陽角處錨桿支護施工

結合設計方案，本工程中基坑大陽角的支護采用了“支護樁+錨索+錨桿”的復合樁錨體系^[3]。將注漿錨桿插入到基坑陽角處的土體中，起到加固效果。所用注漿錨桿為Φ50×3.2鋼管。直接打入土體，錨桿尾端留出約20cm裸露在外面，錨桿擴大頭直徑80mm。錨索注漿時使用的泥漿按照水灰比0.5配制，設定注漿壓力為0.4～0.6MPa，完成注漿后，能夠顯著提高巖土承載力，保證基坑穩(wěn)定?？紤]到基坑西南角與既有建筑基礎的直線距離較近，因此在基坑西南陽角處，采用了“深層攪拌樁+鋼管”的符合支護模式。首先使用錨索機成孔，得到直徑為240mm的樁孔，將準備好的錨索插入到樁孔內，并澆筑混凝土填滿，顯著提高支護強度。

2.4錨桿多循環(huán)張拉及檢測結果

完成基坑陽角的錨桿支護后，還應對支護效果進行檢驗。本次工程中采用多循環(huán)張拉試驗的方法檢驗支護效果^[4]。試驗方法如下：首先使用設備進行加載，維持在最大試驗荷載下持續(xù)10min，觀察位移增量。若10min內位移增量不超過2mm，則記錄此時的最大試驗荷載值。如果位移增量超過2mm，則延長荷載時間至30min，繼續(xù)觀察位移增量，直到超過2mm后終止試驗。參考《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規(guī)范》（GB 50086-2015）中的相關要求，錨桿軸線拉力的標準值為270kN，錨桿標準荷載值300kN。通過計算，該工程中錨桿軸線拉力實際值為218kN。則標準值與實際值的倍數關系為1.24倍，符合《規(guī)范》中規(guī)定的不超過1.25倍的要求，故錨桿支護效果符合標準。按照同樣的方法，測得錨桿最大試驗荷載值為314kN，滿足《規(guī)范》的要求。

2.5錨桿支護施工的注意事項

該工程施工范圍內，表層以雜填土、淤泥質黏土為主，土體穩(wěn)定性較差。加上基坑深度超過5m屬于深基坑，因此在基坑施工時應遵循多段開挖、分層支護的原則。在基坑陽角處，應先開挖一側，并監(jiān)測土體有無沉降現象^[5]。錨桿支護完成并且等到土體變形趨于穩(wěn)定以后，再繼續(xù)開挖相鄰土體，避免對相鄰建筑的結構穩(wěn)定造成負面影響^[6]。另外，在本次施工中還出現了部分錨索孔內土體隨高壓水流出的現象。為了避免此類問題，經過現場調查分析原因后，設計人員重新設計了錨索參數，增大錨索孔徑，延長錨索長度，將錨索拉力值從原來的200kN增加至280kN。同時對錨索注漿所用漿液，也將原來的水灰比0.5修改至0.6，并在泥漿制備中摻加了減水劑、早強劑。經過重新設計和施工后，未出現錨索孔內土體流出的問題，避免了地面沉降，保障了建筑安全。

3 基坑陽角錨桿支護效果分析

3.1錨桿直徑對基坑陽角位移的影響

錨桿直徑是影響基坑陽角支護效果的重要因素之一。一般來說，錨桿直徑越大，支護效果越理想，經過支護加固后基坑陽角處的位移量、沉降量越小。為了進一步驗證兩者之間的關系，選擇一處基坑陽角，每隔6m支護一根錨桿，錨桿直徑依次為5mm、10mm、15mm、20mm、25mm和30mm。監(jiān)測時間為24h，繪制不同錨桿直徑下基坑陽角處的水平位移量曲線，如圖1所示。

結合圖1可知，增加錨桿的直徑，基坑陽角的水平位移量減小。同時，錨桿直徑越大，繼續(xù)提升錨桿直徑來降低基坑陽角位移量的效果越弱，因此實際施工中不能一味選擇大直徑的錨桿。通常認為錨桿直徑在15～25mm之間屬于合理范圍。

3.2錨桿間距對基坑陽角位移的影響

同樣地，錨桿之間的距離也會對基坑陽角的最大水平位移產生影響。為驗證兩者關系，選用直徑為20mm的錨桿，在某基坑陽角處，分別以間距0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、3.0m和6.0m進行布置，可以得到陽角處水平位移隨錨桿間距增加的變化曲線，如圖2所示。

結合圖2可知，錨桿間距越大，意味著相同范圍內支護錨桿的數量越少，因此對基坑陽角的支護效果越差，相應的水平位移量也會增加。但是受到“群錨效應”的影響，實際施工中也不可能一味增加錨桿數量，通常認為錨桿間距控制在1.5～3.0m是比較合理的。

4 結語

錨桿支護是提高基坑陽角處穩(wěn)定性的一種常用措施。在工程中應用錨桿支護時，應結合現場情況和地質條件，科學進行錨桿支護的相關設計，包括錨桿的直徑、錨桿的間距等。在此基礎上加強支護施工的質量控制，才能取得理想的支護效果，提高基坑穩(wěn)定性，為上部建筑施工創(chuàng)造有利條件。

參考文獻

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[3]胡文紅，方聞.錨桿基本試驗在基坑支護工程的應用[J].福建建設科技，2020（6）：48-51.

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