淺析深基坑支護(hù)樁錨施工技術(shù)

方登峰

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣西總隊(duì)，廣西 桂林 541000）

1 概述

深基坑支護(hù)是巖土施工中最富挑戰(zhàn)性的課題之一。深基坑支護(hù)既關(guān)系到了我國(guó)土力學(xué)中最經(jīng)典的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性難題，又關(guān)系了結(jié)構(gòu)變形難題，同時(shí)還關(guān)系到深地基結(jié)構(gòu)和支撐構(gòu)件的共同影響[1]。而對(duì)上述難題的了解以及措施的研究，是隨著土力學(xué)基礎(chǔ)理論、分析技術(shù)、測(cè)量技術(shù)，以及施工機(jī)具、人員施工技能的提高，而逐步完善的。樁錨支撐系統(tǒng)是深基坑支護(hù)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的形式一種，即用灌注樁作護(hù)墻樁，用土層錨索提高水平拉力。本文就深基坑支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究。

2 深基坑支護(hù)樁

所謂支護(hù)樁，是指一個(gè)主要承受側(cè)向推力的樁，一般用于道路支護(hù)，地基支撐以及滑坡處理。支護(hù)樁類(lèi)通常有如下幾種：鉆孔灌注樁、鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁、鋼樁、鋼板樁、水泥混凝土樁等[2]。

3 深基坑施工技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 工程技術(shù)。深基坑是一個(gè)非常復(fù)雜的工程，在任意一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生了問(wèn)題，都有可能造成重大建筑施工事故，影響建設(shè)工程的順利進(jìn)行施工，更嚴(yán)重的情況下還可能會(huì)導(dǎo)致工程工作人員的重大損失。所以，在建筑施工的整個(gè)過(guò)程中，工作人員必須要嚴(yán)格地遵循施工流程，以原建筑圖紙為準(zhǔn)則，嚴(yán)格地實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，以確保工程安全。

3.2 應(yīng)急技術(shù)。深基坑應(yīng)急技術(shù)大致有三種，依次為土壤滲漏急救、位移應(yīng)變和滲漏急救。滲漏應(yīng)變指的是在墻面上產(chǎn)生強(qiáng)烈而不連續(xù)的水，或者在坑底布局處產(chǎn)生大量積水等。與土壤滲漏的特點(diǎn)恰恰相反，滲漏的流速相對(duì)較大。當(dāng)深基坑支護(hù)發(fā)生滲漏時(shí)，一般將長(zhǎng)20～30mm 的管道，直接打入坑內(nèi)，讓水清除，然后再進(jìn)行滲漏防護(hù)的處理。一旦發(fā)生了滲水的狀況，就必須使用大排水溝進(jìn)行將河水外排，此外，在施工中需要將滲水層的內(nèi)側(cè)降低為標(biāo)高。而移動(dòng)應(yīng)變則指在出現(xiàn)偏移以后，針對(duì)偏移的狀況進(jìn)行不同的對(duì)策。在此處理過(guò)程中，還需要快速地對(duì)偏移的特性和安全隱患進(jìn)行正確的評(píng)估[4]。

3.3 監(jiān)測(cè)技術(shù)。檢測(cè)手段是深基坑支護(hù)施工的主要構(gòu)件。一般來(lái)說(shuō)，檢測(cè)的主要對(duì)象是：礦坑內(nèi)是否有滲透、泄漏、位移等現(xiàn)象，還有其他的應(yīng)力位指標(biāo)[5]。此外，還要對(duì)檢測(cè)的成果加以分析、深入研究，并同時(shí)描繪報(bào)警曲線圖等。當(dāng)深基坑的應(yīng)力位指數(shù)過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)告警。然后，再針對(duì)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)處理問(wèn)題，并把相應(yīng)信息及時(shí)反饋到上級(jí)部門(mén)以及施工單位。

4 深基坑支護(hù)樁錨施工技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概述。某建設(shè)的商住小區(qū)，地址在江邊，距長(zhǎng)江河大約600 米左右，擬建建筑物樓高約50 米，并修建兩層地下室結(jié)構(gòu)，在小區(qū)東側(cè)則有一幢高約18 米的商業(yè)建筑，建筑物外墻與本項(xiàng)目的地下室外邊線最小距離僅為2 米，小區(qū)南面為20 米的扶外路，地下室外邊線距離道路邊線的距離為2.2 米。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查資料的顯示，工程影響范圍內(nèi)的地質(zhì)從上至下依次是雜填土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂層、中粗礫砂層、強(qiáng)風(fēng)化粉質(zhì)泥巖、中風(fēng)化粉質(zhì)泥巖等。受場(chǎng)地制約，放坡開(kāi)挖將直接影響相鄰建筑物以及道路的正常通行[6]，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

4.2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選型。結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際情況，本著安全第一，科學(xué)合理的基本宗旨，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家論證，該工程的基坑圍護(hù)采用機(jī)械鉆孔灌注咬合樁支護(hù)方案。

4.3 建筑構(gòu)件的安全性級(jí)別和設(shè)計(jì)期限，地基的安全性級(jí)別均為第二級(jí)；屬于臨時(shí)支護(hù)，使用年限一般不大于一年，待小區(qū)的地下結(jié)構(gòu)全部澆筑完畢或完全回填后，完成使命[7]。

4.4 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.4.1 工程采用了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工的方式實(shí)施?；拥膰o(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控相結(jié)合，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的反饋情況及時(shí)加以分析，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)控制和信息化管理的目的。

4.4.2 的圍護(hù)結(jié)構(gòu)要合理地調(diào)節(jié)變化，保持地基穩(wěn)定性。保持周?chē)ǎ?gòu)）筑物的安全穩(wěn)定，并保障基坑內(nèi)四周路面和周?chē)鞣N管道的安全使用。

4.4.3 對(duì)基坑土方施工，堅(jiān)持分層、均勻、及時(shí)的原則。施工時(shí)，施工單位要準(zhǔn)備施工設(shè)備組織設(shè)計(jì)，嚴(yán)禁超挖。

4.4.4 超載取值：路邊地面超載按20Kpa。

4.4.5 鉆孔灌注的咬合樁、冠梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25，混凝土使用早強(qiáng)型的硅酸鹽混凝土，強(qiáng)度為P.042.5 水泥。

5 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算

5.1 土壓力計(jì)算

5.2 被動(dòng)土壓力計(jì)算

有資料報(bào)道，護(hù)墻樁土壓力實(shí)測(cè)值和設(shè)計(jì)數(shù)值的差異很大。在粘土地方有的工地，預(yù)壓主土壓力僅為朗肯主土壓力的一/3，而被動(dòng)土壓為朗肯被動(dòng)土壓的1/2。因?yàn)閷?shí)際土壓偏小，護(hù)墻樁的計(jì)算彎矩也偏大，所以鋼材配置偏多，耗費(fèi)了鋼材。在軟土地區(qū)主動(dòng)土壓力實(shí)測(cè)值接近計(jì)算值。產(chǎn)生這一差別的原因是與粘聚力參考c 有關(guān)，其次是計(jì)算方法，還有因圓截面的配筋問(wèn)題。

5.3 單層錨桿護(hù)壁樁計(jì)算

受力如圖1 所示。

圖1 單層錨桿護(hù)壁樁受力示意圖

單層錨桿護(hù)壁樁可按等值梁法進(jìn)行計(jì)算。假定樁插入土中比較深，樁下端作為固定端，單錨點(diǎn)作為鉸支點(diǎn)，如圖1所示。正負(fù)彎矩轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置在計(jì)算時(shí)可用土壓力為零的位置代替。

計(jì)算步驟：

5.4 求最大彎矩

按簡(jiǎn)支梁先求剪力為零處，求出Mmax。

①多層錨桿護(hù)壁樁計(jì)算；②計(jì)算主被動(dòng)土壓力系數(shù);③計(jì)算土壓力距坑底的距離;④分段計(jì)算梁的固端彎矩;⑤用彎矩分配法平衡支座彎矩; ⑥分段計(jì)算各支點(diǎn)反力與荷載;⑦計(jì)算樁插入基坑深度;⑧計(jì)算護(hù)壁樁斷面尺寸及配筋。

6 錨桿

錨桿是把來(lái)自結(jié)構(gòu)物的拉力傳遞到穩(wěn)定的土層中。

土層錨桿由多個(gè)部件構(gòu)成。土壤錨索按照主動(dòng)滑動(dòng)面分成錨固長(zhǎng)度段和非錨固長(zhǎng)度段。錨固段是混凝土錨索在土上以摩擦力的傳導(dǎo)作用的區(qū)域，主要是將混凝土、水泥基層或膠結(jié)等材料以壓漿的形態(tài)投入鉆孔中混凝土而形成的。自由段不與鉆孔土臂聯(lián)系，只將錨固長(zhǎng)度壓力傳給錨頭段。土層錨桿的承載力主要是受拉桿硬度、水平拉桿與錨固定相互之間的握裹力、錨固定與孔室相互之間的摩擦力等各種因素的聯(lián)合影響。

7 基坑土方開(kāi)挖施工要求

7.1 在工程建設(shè)前期，必須召集相鄰住宅物業(yè)、市政、電力、給排水、通信等相關(guān)單位會(huì)議，就建筑設(shè)計(jì)施工方案征求有關(guān)各方意見(jiàn)；對(duì)可能引起爭(zhēng)議的部位應(yīng)該照相或錄像，進(jìn)行標(biāo)記，做好原始記錄，并經(jīng)各方證實(shí)。在施工過(guò)程中要保證鄰近建筑物、構(gòu)筑物、路面、地下管道等的安全和順利通過(guò)。

7.2 本工程基坑施工順序?yàn)椋阂Ш蠘妒┕ぁ燔?chē)橫梁→土方分層開(kāi)挖→地下室結(jié)構(gòu)施工→主體結(jié)構(gòu)施工至±0.00→基坑回填壓實(shí)。

7.3 鋼筋混凝土頂梁養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方可繼續(xù)挖至坑底。

7.4 基坑開(kāi)挖應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，不得超挖?；又?chē)d不得超過(guò)設(shè)計(jì)荷載極限條件，基坑頂部3 米范圍內(nèi)禁止堆放。

7.5 土方開(kāi)挖應(yīng)分層均勻，土方開(kāi)挖面高差不應(yīng)超過(guò)2.0m，以保證開(kāi)挖過(guò)程中土體的穩(wěn)定性。

7.6 設(shè)計(jì)標(biāo)高30cm 以上的地下基礎(chǔ)墊層土方和承臺(tái)部分必須直接通過(guò)人力挖掘，防止坑內(nèi)混凝土體擾動(dòng)。一旦開(kāi)挖達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)立即澆注水泥墊層。

8 基坑降水施工要求

地表雨水及施工用水在基坑外設(shè)置貫通式地面排水溝。基坑內(nèi)應(yīng)按照實(shí)際開(kāi)挖要求布置縱橫向截水溝，每隔20m 左右在基坑下部布置集中排水口，進(jìn)行基坑內(nèi)部有要求的排水作業(yè)。

9 鉆孔灌注咬合樁施工要求

9.1 鉆孔灌注咬合樁施工順序。鉆孔灌注樁的施工順序應(yīng)采用跳躍式施工。先施工B 型樁，后施工A 型樁。建議在B 樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%時(shí)開(kāi)始樁施工。施工順序如下：B1→地下二層→地下三層→A1 級(jí)→B4 級(jí)→A2 級(jí)→B5。

9.2 樁身垂直度控制。要確保咬合樁底面的正確咬合，除了對(duì)樁位定位誤差要求控制之外，還應(yīng)該對(duì)其垂直程度加以嚴(yán)密的限制。咬合樁施工之前，先檢查并校正套管的垂直度偏差應(yīng)低于十mm。成孔過(guò)程中，用經(jīng)緯儀在二端的交叉垂直方向檢查垂直度，不合格處隨時(shí)糾偏，確保樁身垂直度，避免樁間開(kāi)叉引發(fā)基坑涌水事故。

9.3 鋼筋籠制造與吊放。根據(jù)工藝特點(diǎn)，由于咬合樁鋼筋籠無(wú)法分段制造，而需要整根制造，所以在吊放時(shí)對(duì)鋼筋籠的堅(jiān)固程度要求較高，且相應(yīng)吊點(diǎn)部位也需要經(jīng)過(guò)合理設(shè)定[8]。

9.4 灌注砼。安裝了水泥漏子和隔水橡皮球膽，并把管道提高了洞底0.5m。水泥的初灌量約為1.1～1.5m3，能埋住管道底0.8～1.3m。澆灌過(guò)程中，將管道埋設(shè)深度保持在3m～10m 左右，最少的埋設(shè)深度不能低于2.5m。在澆筑混凝土?xí)r隨澆隨提，不要把管道直提到水泥面或埋設(shè)在過(guò)深處，一次提升高度不能超過(guò)6m。在混凝土施工中應(yīng)避免鋼筋籠上漲幅度大，當(dāng)水泥面接近鋼筋籠底端時(shí)灌注的車(chē)速應(yīng)適當(dāng)減慢，在水泥面流入鋼筋籠底端約1～2m 處后，仍可適度提高管道，但管道的上升速度要均勻，以防止出料時(shí)撞擊過(guò)大或鉤帶鋼筋籠。

10 基坑監(jiān)測(cè)

10.1 由于基坑支護(hù)構(gòu)件的安全性直接關(guān)乎到施工的安全性，所以委托有資格的檢測(cè)單位對(duì)基坑施工全過(guò)程進(jìn)行了檢測(cè)。一旦檢測(cè)不到位，將不能進(jìn)行開(kāi)挖。

10.2 監(jiān)檢測(cè)項(xiàng)目的主要內(nèi)容，為檢查基坑外圍約8m 區(qū)域的支護(hù)構(gòu)件的水平位移，以及基礎(chǔ)設(shè)施的沉降傾角。

10.3 施工單位應(yīng)與監(jiān)測(cè)單位密切配合，做好斜管的鋪設(shè)和保護(hù)工作。

10.4 施工監(jiān)控過(guò)程應(yīng)持續(xù)到整個(gè)基坑回填結(jié)束。變形超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，立即停止支架使用。

10.5 在監(jiān)測(cè)活動(dòng)中，出現(xiàn)了上述或其他異常的現(xiàn)象，監(jiān)測(cè)人員要及時(shí)告知施工單位、建設(shè)人員，施工單位應(yīng)有緊急防患預(yù)案，在工地內(nèi)也要確保有一臺(tái)挖掘機(jī)械可隨時(shí)使用，若在施工時(shí)，邊坡位置呈上升態(tài)勢(shì)而不收斂，及時(shí)用挖土機(jī)的開(kāi)掘口向坡腳回填并逆向壓實(shí)，位移不再繼續(xù)發(fā)生，在完成相應(yīng)的加固措施后方可繼續(xù)施工[9]。

10.6 當(dāng)出現(xiàn)以下情形之一時(shí)，應(yīng)立即報(bào)警，如情況特別嚴(yán)重，并停止施工，并應(yīng)對(duì)地基及支護(hù)構(gòu)件進(jìn)行緊急保護(hù)措施：①水平位移超過(guò)基坑深度的1/200，或水平位移速率大于3mm/d；②在基坑周邊的地面出現(xiàn)大于10mm 的裂縫，同時(shí)裂縫仍有可能發(fā)展。

10.7 監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，如表1。

表1 監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

10.8 監(jiān)測(cè)信息反饋流程

如圖2 所示。

圖2 監(jiān)測(cè)信息反饋流程示意圖

結(jié)束語(yǔ)

伴隨中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，城市化進(jìn)度也開(kāi)始逐漸形成了一個(gè)態(tài)勢(shì)。在這個(gè)潮流的推動(dòng)下，也促進(jìn)了中國(guó)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是高層建筑和加強(qiáng)了地下的發(fā)展。建筑在滿足人們需求的同時(shí)，也不可忽略其建筑質(zhì)量。而當(dāng)前，由于深基坑施工技術(shù)在建筑中運(yùn)用的范圍也愈來(lái)愈廣泛，從而大大提高了建筑工程施工質(zhì)量和建筑的使用壽命。本篇主要闡述了在建筑施工中運(yùn)用深基坑施工的重點(diǎn)技術(shù)，并著重剖析了在建筑施工中運(yùn)用的針對(duì)性注意事項(xiàng)，期望能對(duì)各建筑工程領(lǐng)域產(chǎn)生借鑒的意義。