桩锚支护体系在砂土地质深基坑施工中的应用

(山西省第三建筑工程公司，山西长治 046011)

1 工程概况

1.1 工程简况

大同永和地块商务写字楼工程，位于迎宾街与永泰南路交汇处东南角，西北侧紧邻城市道路、东南侧紧邻建筑。东西长约81.5 m，南北宽约 68.4 m;主楼 25 层(其中:配套群楼 5 层)，高98.0 m，地下3层，总高度108 m。占地面积约5000 m2，总建筑面积 68985 m2，基坑深度 13.5 m。

1.2 工程地质情况

勘察钻孔最大深度为50.0 m，影响本工程的地质为:①杂填土(Q4ml):该层厚度 1.3 m ～2.8 m;②中砂(Q3al+pl):该层厚度2.4 m ～4.9 m;③粉土(Q3al+pl):该层厚度 0.3 m ～ 3.7 m;④粗砂(Q3al+pl):该层厚度7.1 m～20.1 m，由此可见本工程的地质以砂土地质为主。勘察深度内未见地下水，地下水位埋深大于60 m。

2 基坑支护方案的确立

2.1 方案选型

根据本工程地质情况及基坑开挖施工中可能对场地周边邻近建筑物、永久道路、地下管线等产生的危害，基坑支护选型如下:

1)场地东侧、南侧距现有建筑物较近，放坡场地较小，为确保建筑物安全，该两侧采用两道预应力锚杆+直径800 mm护坡桩进行支护。

2)场地西侧、北侧周边场地较宽裕，有放坡场地，结合工程具体情况，该两侧采用上部4.2 m按1∶0.3放坡土钉墙，下部采用两道预应力锚杆+直径800 mm护坡桩进行支护。

3)基坑支护施工中，注意土方开挖面不能过大过深，必须按经批准的设计支护方案要求开挖一层支护一层，支护一层开挖一层，遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。

2.2 基坑支护设计

2.2.1 放坡土钉墙设计原理

1)本工程基坑西侧、北侧采用放坡土钉墙进行支护，土钉墙设计原理执行CECS 96∶97基坑土钉支护技术规程。基坑重要性系数1.10;土的容重 γ=19 kN/m3，砂卵石容重 γ=20 kN/m3，地面超载为常规取q=25 kN/m2。

2)桩顶土钉墙采用1∶0.3放坡土钉墙进行支护，土钉孔径100 mm，倾角10°～15°，土钉设计为一根主筋直径18 mm钢筋，同时采用1根Φ14 mm的横向加强筋连接于土钉之间。设计计算具体布置见表1。

2.2.2 锚杆护坡桩设计原理

表1 桩顶土钉墙设计参数

1)土压力计算采用库仑理论，根据主动土压力与被动土压力受力平衡计算嵌固深度，基坑设计等级一级，基坑重要性系数1.10。

2)护坡桩桩径 800 mm，桩距 1.60 m，连梁标高位于－4.200 m(东侧、南侧为室外地坪)，桩顶以上部分采用1∶0.3放坡土钉支护。设两道锚杆，位置在－5.2 m，－9.5 m，锚杆倾角为15°。设计计算结果见表2。

表2 护坡桩设计计算结果

3 桩锚支护体系的施工

3.1 土钉墙支护施工

1)施工工艺流程为:挖土→成孔→土钉制作→土钉置入→注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土→养护。

2)土钉成孔采用人工洛阳铲成孔，成孔后要进行清孔检查，孔位偏差、倾斜度、孔径均符合设计要求后立即插入土钉钢筋，底部注浆管应随土钉一同放入孔内，注浆管端部距孔底为250 mm～500 mm。注浆管应放在土钉正上方，用扎丝与土钉绑在一起，土钉应安放到位。

3)土钉钢筋注浆用砂浆，向下倾斜的锚孔采用底部注浆方式，注浆压力为0.4 MPa～0.6 MPa。在注浆同时将注浆导管从孔底以匀速缓慢撤出，且在注浆过程中注浆管口应始终埋在浆体中，以保证孔中气体能全部逸出，浆液以满孔为准。

4)根据施工作业面分层分段铺设钢筋网，钢筋保护层厚度不宜小于25 mm，网片与坡面间距过小的部位可加设垫块。钢筋网搭接采用搭接绑扎而成，搭接长度不小于一个网格边长及40倍钢筋直径。喷射混凝土时，喷射应分段从下向上进行，喷头应均匀缓慢移动。喷射厚度可在坑壁打入垂直短钢筋作为厚度标志，一次喷射厚度为30 mm～40 mm。喷射混凝土终凝2 h后，覆盖塑料薄膜养护。

3.2 护坡桩施工

1)施工工艺流程如下:钻孔灌注桩桩机就位→成孔→第一次清孔→钢筋笼吊装→安装混凝土导管→第二次清孔→安装漏斗、隔水栓→灌注水下混凝土→拆除导管、漏斗。

2)导管埋入混凝土面的深度为2 m～4 m，在灌注过程中，导管应勤提勤拆，每隔15 min将导管上下活动几次。在混凝土灌注过程中，要始终控制好导管内混凝土表面至泥浆面的高度，以灌注时孔内混凝土均匀缓慢上升、泥浆无剧烈翻滚为佳。

3)在灌注混凝土的施工中，确保混凝土浇筑的连续性。每盘混凝土时间间隔应不大于0.5 h，若有一定的时间间隔，每隔10 min在小范围内上下活动导管2次～3次，延长混凝土的初凝时间。

3.3 预应力锚杆施工

1)该工程锚杆位于粉质粘土层及中砂、粗砂层中，采用普通锚杆机配备螺旋钻杆进行钻进成孔，锚杆钻进深度，应超过锚杆设计长度30 cm～50 cm。

2)本次锚杆杆件用抗拉强度为1860 N/mm2的7Φ5预应力钢绞线加工而成，根据锚杆设计杆体长度用砂轮锯切断(设计杆体长度为锚杆长度+1.00 m)，根据锚杆所用根数每隔2.0 m用火烧丝跟隔离架绑扎在一起，隔离架用1.5寸的硬塑料管加工而成，钢铰线夹在缝隙里，非锚固段涂上黄油，套上φ20软塑料管，两端用胶带密封，杆体下端用胶带缠紧，以便入孔底。

3)杆体下放时，把注浆管(6″塑料管)插入隔离架中心孔，距孔底50 cm～100 cm，跟钢绞线一同沿钻孔中心线徐徐送入孔内。

4)灌浆是锚杆施工的一道关键工序，灌浆用纯水泥浆，本工程锚杆灌浆分两次进行，第一次先灌注锚固段，在灌注的水泥浆具备一定强度后，对锚固段进行张拉，然后再灌注非锚固段。

5)锚杆张拉应待锚杆浆体强度达到设计强度的75%后进行;锚杆张拉前，首先检查试块(增加早强剂)3 d抗压强度，达到15 MPa时，方可张拉。预应力筋在正式张拉前，应以20%的设计张拉荷载对其预张拉1次～2次，使得各部位紧密接触，杆体完全平直。按规范要求用张拉机分级张拉，其逐级加载次序见表3。

表3 锚杆张拉逐级加载次序

4 安全质量注意事项

1)土方必须按设计方案规定分层开挖，既不得欠挖，也不得超挖。上一层未支护完，不得进行下一层土方的开挖。

2)基坑四周地表应修整并设置明沟排水，严防地表水向下渗流。应检查基坑周边的给水、排水管线，漏水处要修理好。

3)喷射混凝土作业人员应配备相应的防护用品。当在高处施工时，应搭设稳固的脚手架，配设防护设施。施工作业前，应对机械设备、管路、电器具等进行全面检查和试运转，符合要求后再正式运行。

4)钻机安装就位之后，应精心调平，确保施工中不发生倾斜、移位。施工之前，钻机应先试运转检查，以防止成孔或灌注中途发生故障。

5)在钻进过程中，要经常检查钻斗尺寸;施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符，应立即通知相关部门及时处理。

6)锚杆杆体下放时，把注浆管(6″塑料管)插入隔离架中心孔，距孔底50 cm～100 cm，跟钢绞线一同沿钻孔中心线徐徐送入孔内，中途遇阻时，可适当提动杆体，调整方向再下放。

7)注浆材料采用水灰比为0.5左右的纯水泥浆，并在水泥浆中可根据情况加入3‰左右的三乙醇胺，以提高早期强度。试拉合格后，立即进行全面张拉锁定，以确保下一步施工顺利进行。

8)浆体强度达到设计强度后方可切除外露的预应力筋，留置长度应超过外锚头100 mm以上。切割工作应使用砂轮锯或氧炔焰(火焰不得接触锚具)，严禁使用电弧切割。

9)根据本工程基坑类别、周围环境条件，在基坑开挖和地下结构阶段需进行以下监测:支护结构水平位移监测、周围建(构)筑物沉降、管线和道路的水平及竖向位移等监测。当有超过预期变形趋势时，及时反馈，以便采取相应措施，确保施工安全及周边建(构)筑物和地下管线设施的安全。

5 结语

本工程计划工期60 d，由于方案科学、组织到位、施工合理，仅用了55 d就完成了所有基坑支护工作;支护过程中和后期基础施工过程中进行的监测均在规程允许范围内，顺利保证了本工程的基础施工。但是在基坑的支护施工过程中，土方的开挖对支护的施工和进度影响较大，合理安排土方开挖机械和方法将对基坑支护施工和进度有较大的影响。

［1］高子睿.岩土锚固工程技术发展简述［J］.山西建筑，2011，37(13):57-58.