改进拉锚加劲桩搅拌角度及长度控制深基坑边土体稳定性

□文/钟福新

改进拉锚加劲桩搅拌角度及长度控制深基坑边土体稳定性

□文/钟福新

基坑稳定性是保证地下结构施工安全的前提保障。深基坑围护结构稳定性保障措施中，拉锚加劲桩支撑是一种常用技术措施。文章就深基坑围护结构拉锚加劲桩支撑在天津市高新区软件及服务外包基地综合配套居住区11R地块项目的创新应用进行阐述。

基坑;围护结构；拉锚加劲桩；土体稳定

1　工程概况

天津市高新区软件及服务外包基地综合配套居住区11R地块项目位于天津市西青区海泰东西大街及海泰内环南路。工程由14栋高层（其中8栋超高层）、14栋涉外专家公寓、1栋公共建筑及地下车库组成，总建筑面积382000m2，其中地下建筑面积近120000m2。

基坑北侧沿向布置有多台电力变压器且有4台变压器处在距基坑边1.5～2 m范围内；场区东北侧临近绿色时代酒店，酒店建筑物边缘距基坑边缘约16 m，酒店停车场距基坑边缘最小位置不足2 m；基坑东侧靠近高新区海泰产业园区主道路海泰南北大街，基坑边缘距主干道西侧绿化带距离不足3m。

基坑成线带型东西向布置，基坑开挖施工期间地下两层区域普遍开挖深度11.300 m，南侧地下一层区域开挖深度7.500m。线带型的基坑型式和紧迫的工期要求使得基坑施工阶段作业面必须高度重视，要充分利用、充分提供作业空间，最大限度减少和降低因基坑支护对地下结构施工产生的影响等问题。

此时，常规的边坡支护型式作法在本工程基坑施工阶段单调无力，项目亟需结合工程实际提出切实有效的基坑边坡支护方式，保证安全、高效完成项目地下结构施工，进而为保证既定交竣工节点的实现奠定良好的基础。

2　工程土质情况

场地土质情况见表1。

表1　土质情况

续表1

地下二层区域基坑普遍开挖深度为11.300 m，土方开挖贯穿土层1、土层4-1、土层4-2、土层6-1、土层6-2，主要贯穿土层土体为粉质粘土和粉土。

基坑开挖贯穿的粉质粘土层土体特性更接近于粉土，液限较低、透水性较弱，在雨季也易出现边坡冲刷和滑塌现象。

3　拉锚加劲桩分析

基坑开挖深度大且基坑边有变压器及紧邻绿色时代酒店等条件，故基坑开挖及基础施工阶段的基坑边稳定性（沉降量等）施工阶段应按一级基坑考虑并严格控制好基坑边土体的变形情况。在严峻的工期要求和复杂的基坑周边环境等条件下。拉锚加劲桩支撑体系显示出比较突出的优势，但拉锚加劲桩支撑体系能否完全保证基坑及地下室施工期间的基坑的变形可控仍是一项难题。

拉锚加劲桩的稳定性与基坑围护体系的稳定性息息相关。拉锚加劲桩主要依靠加劲桩与土体之间的摩擦力抵抗基坑周边土体侧向土压力，拉锚加劲桩的稳定性与拉锚加劲桩的直径及有效深度有关。而锚固端的预应力钢绞线则主要将锚固体与土体间的粘接摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，一方面将基坑周边土体侧向土压力传递到土体深处，另一方面控制锚固体的变形，提高锚固体的稳定性。

刘全林、杨有莲[1]利用Kranz理论有关假设和条分法源码里，建立围护结构的稳定性分析简化模型，对拉锚加劲桩型式下的同长度拉锚加劲桩在角度不同情况下土体滑移破坏型式分析。

桩径相同时，拉锚加劲桩的有效深度是保证拉锚加劲桩支撑体系的决定因素。角度不同时拉锚加劲桩的受力情况比角度相同时拉锚加劲桩受力情况较好，更有利于施工过程中基坑变形的控制。

同长度不同角度的拉锚加劲桩同时也存在一定的施工风险，各层拉锚加劲桩中点（土体滑移线起点）水平向间距仍比较小，存在基坑边土体在同一竖向断面部位受力集中的风险。加之工程地区范围内的土体整体质量较差，使得控制基坑边土体变形仍面临一定的困难。经调整、优化，在追求“四节一环保”的情况下，拟采用“同时调整拉锚加劲桩角度、长度”的方式做好拉锚加劲桩支撑体系的控制，见图1。

图1　不同角度和长度加劲桩土体滑移

由图1可以看出，拉锚加劲桩角度方向不一致时，相邻拉锚加劲桩锚固端持力层将会在土体内不同断面上，各层拉锚加劲桩抵抗基坑支护桩位移而产生的应力也将在其锚固端土体面层消灭，几乎不会出现拉锚加劲桩锚固端产生应力叠加的情况，有利于单桩锚固的稳定性，进而降低了基坑支护桩位移变形的几率，更能提高基坑围护结构的稳定性。

4　不同角度和长度拉锚加劲桩施工

4.1工艺流程

施工准备→第一排搅拌加劲桩定位放线→局部开挖，具备机械施工作业面→钢绞线、锚板加工→第一排加劲桩冲孔施工→第一排加劲桩喷浆作业，扩大头反复喷浆2次→插入钢绞线→腰梁安装、焊接固定→钢绞线、锚具固定→搅拌加劲桩养护（不少于7 d）→张拉预应力钢绞线并锁定→第一步土方开挖、放坡→……（第二排、第三排）……→昼夜基坑周边环境监测、严禁坑边堆载。

4.2主要施工参数

1）加劲桩径φ600 mm，锚固端头扩孔750 mm，端头长度2000mm。

2）拉锚加劲桩角度宜控制在20°左右，结合基坑开挖深度及场区内工程地质情况设置3道拉锚加劲桩，见图2。

图2　拉锚加劲角度

3）预应力钢绞线甩头长度≮1 000 mm，便于加劲桩养护期满后张拉作业。腰梁选用25a双拼工字钢，锚板选用Q235B 240 mm×240 mm×20 mm钢板，锚具选用QVM 15-2型，见图3。

图3　加劲桩锚具部位

4）逐层开挖至设计标高位置，平整好桩机施工作业面，调整机械施工角度，按照图4所示施工拉锚加劲桩。

图4　拉锚加劲桩施工

5　注意事项

1）施工前应先开挖拉锚加劲桩设计标高为准低于标高面向下300mm左右，宽度为不小于作业机械要求的作业面宽度，同时在场地中挖好排水沟及循环浆池，以避免因泥浆随意排放影响施工。

2）施工拉锚加劲桩时要求一次性成桩的方法，即钻进喷浆、搅拌喷浆、插入钢绞线一次完成。

3）各层拉锚加劲桩施工角度应严格控制好，同时要注意防范各层施工角度出现搞错位的情况。

4）注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完并严防杂物混入浆液。注浆作业开始和中途停止较长时间，再作业时宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管口。除旋喷外孔口溢出浆液时，可停止注浆，硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆。

5）腰梁必须紧贴竖向围护桩，腰梁与围护桩之间的缝隙必须用细石混凝土等填充密实，确保腰梁安装平直度。

6）锚头用冷挤压法与锚盘进行固定，在压顶梁及加劲桩强度达到设计强度70%后再用锚具锁定钢绞线。

6　结语

土方开挖、基础及地下结构施工过程中，对土体深层水平位移进行检测，直至地下结构施工完毕，基坑边土体深层水平位移检测最大数据为22.59 mm，远小于设计要求的75mm限值。说明土方开挖、基础及地下结构施工过程中基坑稳定，也用实践验证了“不同深度、不同角度拉锚加劲桩支撑体系”的实施效果和合理性。

拉锚加劲桩支撑体系的应用有效避免了基坑支护失稳造成的工期延误等情况，为地下室结构施工的顺利、高效开展奠定了坚实的基础，也为后续各项施工安排赢取宝贵工期。

其次，加劲拉锚桩支撑体系所采用的工字钢、钢绞线等物资在坑边土方回填至相应高度时逐层拆除、回收利用，符合国家及企业积极推广的绿色施工政策要求。

[1]刘全林，杨有莲．加筋水泥土斜锚桩基坑围护结构的稳定性分析及其应用[J]．岩石力学与工程学报，2005，（S2）：59-64.

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.02.016

□TU473.1

□C

□1008-3197（2015）02-42-02

□2014-07-28

□钟福新/男，1983年出生，工程师，中国建筑第八工程局有限公司天津分公司，从事工程技术管理工作。