扩孔锚杆在软土基坑中的应用实例分析

王曾辉

（武夷学院 环境与建筑工程系，福建 武夷山 354300）

扩孔锚杆在软土基坑中的应用实例分析

王曾辉

（武夷学院 环境与建筑工程系，福建 武夷山 354300）

为了表明扩孔锚杆在软土基坑工程中的应用价值，文章对福建沿海地区的一个软土基坑工程实例进行了分析。结果表明，扩孔锚杆不仅显著提高了其抗拉承载力，而且施工速度快，有利于基坑土方的开挖。因此，扩孔锚杆在施工工期短或不适合布置内支撑的基坑支护工程中具有十分广阔的应用前景。

锚杆；扩孔；软土基坑；应用实例

1 引言

福建沿海地区具有较深的淤泥等软弱土层，土层稳定性较差，因此，在地下室施工过程中，对基坑侧壁的支护显得尤为重要，以往的工程经验往往采用排桩+内支撑的支护型式，该支护结构虽然具有较高的稳定性，但对于一些面积较大，形状不规则的基坑来说，该支护型式，不仅施工速度慢，而且给地下室土方开挖及施工造成极大不便，在很大程度上拖延了整个施工工期。因此，是否能够采用排桩+锚杆代替排桩+内支撑的支护结构，成为众多工程人员及学者研究的目标。

锚杆作为一种常用的基坑支护结构，抗拔力是保证基坑侧壁稳定的最为主要的技术参数。传统锚杆抗拔力主要由土层摩阻力、锚固段直径及锚固长度决定。在土层摩阻力较低，且锚杆长度受到限制的情况下，如果能够扩大锚杆锚固段的直径，这样就能提供较大的锚杆抗拔力。因此，提出了扩孔锚杆这种新的结构型式，并已成功应用于工程实践[1]。

所谓扩孔锚杆，就是采用高压喷射或机械扩孔等方法，扩大锚杆锚固段直径，通过增大锚固体与土体的接触面积，以及锚杆受拔时土体对扩大体的支承作用，达到提高锚杆抗拔承载力的目的。本文以一个具体的工程应用实例，简要分析扩孔锚杆在软土基坑支护中的应用。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

某基坑位于福建宁德地区，为邻江工程。项目基坑平面图如图1所示。基坑周长约1.2km，基坑挖深约为5m。该项目基坑范围内影响土层主要为杂填土1～2m，淤泥层15～18m，其下为卵石层，各土层参数如表1所示。

图1 基坑总平面布置图

表1 基坑支护范围内土体物理力学指标

综上所述，该基坑的特点为：

(1)基坑开挖面积大，基坑整体形状呈不规则状。

(2)基坑开挖影响范围内分布有很厚的淤泥层，为沿海地区典型的软土基坑。

(3)基坑地下室边线离用地红线较近，放坡水平距离有限。

2.2 方案比选

该基坑范围内存在较厚软土层，且地下室边线离用地红线较近，因此建议采用排桩+内支撑或排桩+扩孔锚杆的支护方式。

排桩+内支撑支护结构的优点在于基坑侧壁位移较小，稳定性较高；缺点在于内支撑体系施工周期较长，且不利于基坑土方的开挖和地下室主体结构施工。

排桩+扩孔锚杆支护结构的优点在于施工周期较短，且有利于基坑土方的开挖及地下室主体结构的施工；缺点在于扩孔锚杆的刚度较低，基坑侧壁位移较大。

两种支护型式在工程造价方面相差不多，因此，综合各方面因素考虑，最终采用排桩+扩孔锚杆的支护型式。

2.3 工程计算

该基坑支护工程典型剖面如图2所示。

图2 基坑剖面图

采用理正深基坑(F-SPW)软件进行剖面计算，计算可得锚杆所需抗拔力约为175kN，根据《建筑基坑支护技术规程》，锚杆抗拔承载力Nu计算公式如下[2]：。

其中，γs为锚杆轴向受拉抗力分项系数；d、d1分别为非扩孔与扩孔锚固体直径；qsik、qsjk分别为土体与锚固体的极限摩阻力标准值；li、lj分别为非扩孔与扩孔段锚固体长度；ck为扩孔部分土体粘聚力标准值。

当锚杆扩孔直径为500mm时，根据公式可求得锚杆抗拔承载力大于锚杆所受拉力，所以计算结果符合要求。

2.4 扩孔锚杆受力机理分析

该基坑支护工程成功的关键在于锚杆的抗拔力是否能够达到要求。普通摩擦型锚杆的抗拔力主要由锚固体与周围土体的摩阻力决定；而该工程中，扩孔锚杆的抗拔力组成，除了锚杆扩大头部分与周围土体的摩阻力以外，还包括了土体对扩大头端部的支承作用，因此锚杆的抗拔承载力较普通摩擦型锚杆有较大提高[3]。

3 锚杆抗拔承载力验收试验

在该基坑锚杆施工完成后，选取11根锚杆进行了抗拔承载力验收试验，试验结果如表2所示：

由表2可得，锚杆抗拔承载力均符合设计要求。也表明了，在淤泥中进行锚杆扩孔施工是完全可行的。

表2 锚杆验收试验结果

4 本基坑工程支护的关键技术问题

(1)必须保证锚杆扩孔的顺利完成，这是保证锚杆抗拔力的关键所在。目前，常用的扩孔方法有高压喷射法及机械扩孔法等。

(2)由于锚杆扩大头部分与周围土体间提供了较大的摩阻力，因此，必须保证锚杆体自身具有足够的强度，避免杆体破坏[4]。

(3)锚杆锚固段需具有一定的长度，防止杆体与注浆体之间的握裹力破坏，使杆体从注浆体中拔出。但锚固段也不宜过长，研究表明，锚固段过长将无法充分发挥出应有的摩阻力。

(4)根据以往的工程经验，淤泥层越往下，土层参数会越好，因此，在该工程中，适当增大锚杆的倾角至30°。

(5)在基坑阴角部位，为防止锚杆间的交叉影响，相邻一定距离内的锚杆倾角应上下错开。

5 结语

(1)扩孔锚杆的施工周期短，有利于基坑土方开挖及地下室主体结构施工，适用于施工工期较短或不利于内支撑布置的基坑支护项目。

(2)扩孔锚杆克服了普通锚杆在软土中抗拔力不高的弱点，在今后软土基坑工程支护中，将得到越来越广泛的应用。

(3)扩孔锚杆成功应用的关键在于锚杆扩大头部分的实现，因此需根据不同的土层，选择合适的施工工艺进行扩孔。

(4)工程监测数据表明，采用扩孔锚杆进行支护的基坑侧壁位移较大，这是今后要解决的关键问题。

[1]曾庆义，杨晓阳，杨昌亚.扩大头锚杆的力学机制和计算方法[J].岩土力学，2010,31(5):1359-1366.

[2]中国建筑科学研究院.JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，1999:19-22.

[3]邵孟新，曾庆义.高压喷射扩大头锚杆的设计与施工[J].建筑监督检测与造价，2008,1(11):55-60.

[4]夏柏如，王贵和，方铭东.端头扩大型土层锚杆技术[J].地质与勘探，1997,33(3):53-55.

[5]李端华，谭辉.扩大头土层锚杆在深基坑支护中的应用[J].西部探矿工程，1997,9(3):23-33.

Application Exam p le Analysis on Broaching Anchor Rod in Soft Soil Foundation Pit

WANG Zenhui

（Department of Environmental and Architectural Engineering，Wuyi University，Wuyishan，Fujian 354300）

In order to show the value of the broaching anchor rod in the soft soil foundation pit,The article has carried on the analysis to a Fujian coastal area soft soil foundation pit example.The results show that the broaching anchor rod is not only significantly improve its tension strength,and faster construction,helping earth excavation.Therefore,the broaching anchor rod in the soft soil foundation pit construction which has short construction period,or is not suitable for placement support projecthas a very broad application prospects.

anchor rod;broaching;the soft soil foundation pit;application example

TU471.8

A

1674－2109(2012)01－0076－03

2012－02－20

王曾辉（1983－），男，汉族，工程师，硕士，主要研究方向：建筑结构及岩土工程。