桩锚式支护结构在建筑深基坑中的应用

宁月斌 陈根山

（浙江长兴市政工程有限公司，浙江 长兴 313100）

1 工程概况

某高层住宅设计为地下2层与地上22层，建筑物总高88.40m，地下室建筑面积3672.00m2，总建筑面积 38426.50m2，基础为现浇钢筋混凝土式基础，基础底板的持力层为中等风化泥质岩，地基承载力为684kPa，所需开挖基坑为68m×34m的矩形形式，实际开挖深度从天然地坪至主楼基础垫层底为8.4m。

地层自上而下的基本检测为：填土-粘性土为主，层厚0.4-3.0m；粉质粘土-棕褐色，可塑-硬塑，主要分布与东南部，层厚0.3-1.1m；粉质粘土-红褐色，硬塑，层厚1.6-4.8m；粉质粘土-黄-粉红色，可塑，层厚0.5-5.1m；圆砾-黄色，密实，粒径0.5-3cm为主，最大10cm，含少量中粗砂，泥质含量10-16%，厚7.0-9.8m；粉质粘土-褐红色，可塑-硬塑，为风化残积土，层厚0.3-1.2m；强、中风化泥质粉砂岩。

2 支护理论及方案设计

2.1 桩锚式支护基本理论

在深基坑周围土压力、地下水压力及深基坑周围建筑物等附加荷载作用下，排桩体有向深基坑内侧倾倒的趋势并产生相对侧向位移，深基坑底面排桩嵌固深度范围内的土体由于受到桩体侧向位移的影响而产生被动土压力来抵抗桩体承受的部分主动上压力。因此支护桩体所受的主动土压力由被动土压力和锚杆锚固力共同承担。当主动土压力小于等于被动土压力和锚杆极限锚固力时围护桩体无侧向位移，即支护体系有效；当主动土压力大于被动土压力和锚杆极限锚固力时围护桩体产生侧向位移，当位移超出允许位移时支护体系失效。

桩锚式支护结构的特点为适用的基坑开挖深度较深，一般均超过9m；适用于多种土质，在粘土、砂土、卵砾石、岩石及淤泥质中均有应用；采用的土层锚杆多为一桩一锚，土层锚杆倾角10°-45°；为了使桩锚支护体系在空间上形成一个整体，护坡桩顶均设有圈梁，以便把所有护坡桩连结在一起。腰梁一般采用槽钢；锚杆可采用预加拉力，以控制建筑物的变形。

2.2 支护方案设计

针对基坑边坡附近不同的情况采用不同的支护方案，采用挖孔灌注护坡桩加锚杆支护。护坡桩22根，除10根桩径D=1100mm外，其余为D=900mm，桩间距均为1400mm，桩长均为9.90m，桩顶设置断面为1000×500mm连梁。在距桩顶2200mm处布置一排锚杆，锚杆直径为120mm，长 11.5m，倾角 21°，锚杆拉筋为 4 根直径为25mm的钢筋，由船形支架支撑焊接成形，设计抗拔力为331kN。一侧采用锚杆钢筋混凝土挡土板支护，共布置4排锚杆，排间距为2.2m，水平相邻锚杆之间的距离为2.2m，每排14根，共计56根。

3 支护结构的主要施工技术工艺

3.1 灌注桩施工

施工工艺流程。灌注桩的主要施工技术流程为：定位放线→埋设护筒→泥浆制备→钻机就位→钻进成孔→成孔检测、清孔→安放钢筋笼→下导管→再次清孔→浇筑混凝土成孔。

灌注桩主要施工技术

1）首先测量放样，测量放样遵循“由整体到局部的原则”，先放样墩台位，再由墩台位控制桩定出桩位，桩位放样时在桩的前后左右距中心2m处分别设置护桩，以供随时检测桩中心和标高。

2）钻机就位：采用德国宝蛾旋挖钻机成孔，钻机利用自行走移动系统就位，钻头与桩位的对位误差要小于2cm。

3）埋设护筒：护筒一般采用5mm-6mm厚的钢板卷制，内径比桩径大l0cm，护筒埋至多年上限以下0.5m。钻机就位后，先用比护筒直径大一级别的螺旋钻头施钻，钻至上限以下0.5m深度后停钻，安放护筒。护筒准确就位后，其外侧与孔壁所形成的孔隙用渣油拌制的粗颗粒土回填密实。

4）泥浆拌制：钻孔泥浆采用优质粘土，采用制浆机制浆，存入钢制泥浆池中。现场设容积为6m2(2m×3m×1m)的泥浆池、沉淀池各一个，串联并用。泥浆池、沉淀池采用3mm厚钢板制成，底部用枕木支垫架空，在灌注水下混凝土时挤出的合格泥浆，可在下一个桩钻孔时使用。

5）钻孔：钻孔前，纵横调平钻机，保持钻机垂直稳固。开钻前将钻头着地，进尺深度调整为零。不同地质条件采取不同类别的旋挖钻机钻头进行施工。细砂、中砂、砾砂、角砾土、圆砾土及强风化层可采用筒式钻头;对于强度不均匀地质、易偏孔地质以及风化、中风化岩层采用短螺旋勘岩钻头。

6）清孔：当钻至设计标高后，经岩样确认已进入设计桩基地层后停止钻进并及时清孔。清孔采用换浆法。将钻具提起约30cm，钻头不停转动，泥浆循环不断进行。

7）钢筋笼制安：钢筋笼下端应整齐，用加强箍筋全部封住不露头，使混凝土导管能顺利升降。在其上、下端及中部每隔2.5m距离于同一横截面上对称设置四个直径6的钢筋耳环，确保钢筋的保护层厚度。钢筋笼一般用吊车整体吊装，当钢筋笼长于25m时，考虑到吊车臂长，将钢筋笼分节制作，现场分段吊装焊接接长。

8）灌注混凝土：桩基混凝土采用低温早强耐久混凝土，由于灌注混凝土时输入的热量较大，因此混凝土入模温度一般控制在0-5℃范围内。灌注过程中要经常用测锤探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，要保证导管埋置深度在任何情况下，不得小于lm，一般控制在2m-6m左右，灌注过程中设专人经常测量导管埋置深度，做好记录。

3.2 锚杆施工

施工工艺流程。锚杆施工工艺流程为：定点→钻机就位→成孔→清孔→锚筋的制作及安装→灌浆。

锚杆主要施工技术

1）锚杆孔施工：根据不同的土性，选择不同的施工方法和相应钻机。对于粘性土，粉土和无粘性土不能坍孔。在冲积土中钻孔，必须在全部长度内加套管。在清孔后，安装锚杆前应探测钻孔是否有孔壁坍陷。

2）锚杆孔压力试验：锚杆锚固段内锚杆孔不应有水泥浆漏失。否则会降低锚杆受力性能及锚杆的耐腐蚀性。在钻好孔后，应进行压水试验。一般孔壁裂隙大于160μm，水泥浆将会漏失，在一个附加大气压作用下，将产生较大的渗流量。如漏浆可用较稀的水泥浆灌注孔内，24小时后，重新钻孔，再作压水实验。

3）锚杆就位：就位前应对锚杆作检查，加工情况、防锈等。就值时应慢而稳。采用套管有助于避免损坏锚杆，可检查防锈层的损坏程度及抗拔力的大小。

4）灌浆：采用水泥浆灌入锚杆孔中，应当选择对钢筋腐蚀较小的水泥。在良好状态下输送到锚杆孔中。良好的水泥浆应具有可泵性。低泌浆性，且凝固时没有或仅有少量的膨胀性。水泥浆可以使用掺合料，但应作相关试验，以掌握材料性能的变化。

3.3 支护结构的监测

监测点布置：由于该基坑的深度较大，因此测点在相临楼侧设置较密，每隔二个护壁桩设置一个位移测点，其他面每隔四个桩设置一个位移监测点；监测点包括水平位移监测点和竖直位移(沉降)监测点。

观测方法：施工前测出各点初值，土方开挖至坑底，测出监测点位移，直至桩基础承台垫层施工完毕后，每天测一次；然后每三天测一次，遇恶劣天气需要及时增加监测次数，直至基坑回填完毕。

4 结语

桩锚支护结构是排桩与预应力锚索联合支护结构的简称，该支护形式刚度大而变形相对较小，常用于地质条件和周边环境复杂、基坑深度大的基坑支护中，能够成功地解决这一问题。深基坑施工对其支护结构有着较大的影响，如何切实可行的做到在施工中保证支护结构的安全性和稳定性，防患于未然，需要施工中的规范指导以及工程经验的进一步积累。

[1]李路明，周宗义.桩描支护技术在罗湖司法大厦深基坑支护中的应用.建筑技术.2005(12)

[2]钱晓彬.深基坑桩锚支护结构设计与工程应用研究.华中科技大学硕士论文.2005

[3]苏绍曾.万富大厦深基坑土打支护变形控制.北京:人民交通出版社.2003

[4]胡玉国.基坑支护工程事故综合分析及对策.辽宁建材.2004（6）