预应力及全粘结锚杆深基坑支护体系工艺应用

2018-01-25范学吉

建材与装饰 2018年3期

范学吉

（中交一航局第二工程有限公司山东青岛 266071）

引言

近年来随着我国经济建设和城市建设的快速发展，大量深基坑工程的出现，对基坑工程进行正确的设计和施工提出更高的要求。本文以工程实例介绍一种综合的支护方法：预应力锚杆+全粘结锚杆支护型式，其施工便利，造价较低，大大提高了边坡的安全稳定性。特别是对填土厚度大、放坡坡度小、周边有建筑物或地下管线等的边坡支护，优势明显。

1 工程概况

天福山庄项目土石方及基坑支护工程，位于市北区绍兴路与敦化路交叉口东南地块。共包括14幢8～29层住宅楼及1～3层车库，基坑开挖深度5.4～15.2m。原有住宅小区南北两侧及原有招待所南、东、北三侧均与基坑场区相临。距离较近。本工程基坑开挖不具备放坡开挖条件，需进行垂直开挖。本工程地质条件按地质年代由新到老、标准地层层序自上而下分别为：素填土、粗砾砂层、粗粒花岗岩强风化带和粗粒花岗岩中风化带组成，风化裂隙密集发育，岩芯风化强烈，岩质松软，呈散体状结构岩体和碎裂块状结构岩体。

2 方案比选和确定

基坑支护的方案有放坡、护坡桩、锚杆、喷锚等，各种方案有其优点和局限性，因此，选择合理的方案是保证基坑支护工程质量和施工安全的关键。该工程在深入掌握和研究已有工程地质、水文地质资料和周边环境条件的基础上，进行多种方案的分析，论证与优化，结合现场实际情况，基坑不具备放坡支护条件，给本基坑边坡支护带来困难。

通过调查研究，以及各工艺方案主要要素比较，从施工工期、施工费用、结构安全性等各项指标综合分析，采用预应力锚杆+全粘结锚杆支护型式。该工艺作为深基坑施工中一种重要的支护方式，能较好的增强边坡的整体稳定性，有效控制边坡的沉降变形；防止局部边坡土体坍塌；大大减小边坡的整体位移变形。该工艺能满足项目安全性要求，施工较快，对周边环境影响较小。

3 基坑支护方案设计

本工程基坑支护体系采用预应力锚杆+全粘结锚杆支护结构型式，开挖深度=15.2m，土钉水平间距=1.500m。设计土钉、锚杆共计7排，锚杆上下交错布置，主要结构构件冠梁、腰梁为现浇混凝土，混凝土强度等级C25；肋梁喷射混凝土，混凝土强度等级C20；预应力锚杆采用钻孔注浆工艺，杆体选用多股钢绞线；全粘结锚杆采用钻孔注浆施工工艺，杆体选用HRB400钢筋；面层为喷射混凝土，混凝土强度等级C20，网筋选用HPB235钢筋绑扎，部分钢管桩φ146焊管壁厚5mm，钻孔直径180mm，冲击钻孔注水泥浆，内插钢管施工，入基底1000mm，桩中心间距1000mm。

支护设计锚杆基本参数见表1（见图1）。

4 施工工艺

4.1 本工程基坑各支护单元均无放坡空间，采用预应力锚杆+全粘结锚杆支护方案进行支护。预应力锚杆体系施工前，进行钢管桩施工，钢管采用φ146钢管，管内外用水灰比为0.5的水泥浆灌实。

表1 锚杆支护参数

图1 单元支护剖面图

钢管桩采用100型潜孔钻机进行施工。桩孔终孔后，利用空压机的高气压气体将沉渣和孔内积水吹出清孔。在下入钢管后，把注浆管下入孔内，将搅拌好的水泥砂浆用专用注浆泵连续不断地进行灌注，灌满为止。水泥浆按水灰比0.5的要求，严格配制，加微膨胀剂。

4.2 预应力锚杆工程，基坑侧壁采用预应力锚杆体系支护，锚杆杆体采用φ15.2高强钢绞线。

4.2.1 工艺流程

清面→锚孔定位→钻孔清孔→杆体制作与安装→孔内注浆→腰梁→张拉锁定。

4.2.2 清坡

靠近钢管桩要求挖掘机司机具有较高的操作技术，尽量靠近桩体但不能破坏桩体，可预留土层10～20cm，开挖后进行人工清理，清除掉桩外松散浮土。

4.2.3 锚孔定位

根据锚杆钻孔布置图进行布孔，孔位误差控制在10cm以内。

4.2.4 锚杆成孔、杆体下入、注浆

土层锚孔采用锚杆钻机成孔，遇土层采用螺旋钻杆，在一定的钻压和钻速下，一面向土体钻进，同时将切削下来的松动土体顺螺叶排出孔外成孔，拔出钻杆后及时将加工好的杆体及注浆管插入到位。

本工程采用现场搅拌水泥浆，按水灰比0.5的要求，严格配制水泥浆配合比。搅拌时须由专职试验员负责控制原材料的配制工作，加料达到允许偏差范围之内，严格计量和试验管理。水泥浆必须搅拌均匀。配制水泥浆时，加料准确，待搅拌均匀后，方可将浆液放入储浆罐，以备灌注。孔内灌满水泥浆后，孔内留设注浆管，待水泥浆达到一定强度后采用二次压力注浆，注浆压力2.5～5.0kPa。

4.2.5 腰梁、锚座安装

桩锚支护锚杆腰梁采用混凝土腰梁，腰梁钢筋混凝土按照规范进行施工，符合规范要求。

4.2.6 预应力张拉

预应力锚杆当锚固段注浆体达到设计强度的75%以上后，才可进行预应力张拉，张拉设备为YQT-100型千斤顶，配套油泵采用ZB2×2/500型电动油泵。

锚索张拉前须对千斤顶和压力表进行配套标定，并绘出油压～张拉力曲线。为使钢绞线受力均匀，先用千斤顶预张拉钢绞线，预张拉力控制在 20～30kN。

预张拉完成后重新固定工具锚重新张拉，张拉应力控制在锁定应力的1.05倍设计张拉应力水平上。张拉时加荷速率控制在50kN/min以内，最后一次加载完成后稳定时间不小于10min再锁定。

4.2.7 锚杆施工要点

锚杆及土钉墙支护工程施工遵循分段开挖、分段支护的原则，不宜按一次挖就再行支护的方式施工。施工中应对锚杆位置、长度，压力及注浆量，张拉应力等进行检查。钻孔轴线偏斜率不应大于全粘结锚杆长度的2%。

4.3 全粘结锚杆及面层工程

（1）本工程各支护单元均设有全粘结锚杆支护，土层全粘结锚杆成孔采用GJ-150S型机器成孔，岩层土钉采用100型风动潜孔钻成孔。

（2）工艺流程

坡面定位钻孔→清孔→杆体制作→杆体安放→孔内注浆→面层混凝土喷射。

（3）钻孔

根据设计要求，定出孔位，作出标记。钻孔孔深、孔径、孔距符合设计要求。终孔后进行清孔不小于5min。

（4）杆体制作

杆体用钢筋除油污、除锈。杆体定位支架用φ6.5钢筋制作，煨成船形，每1.5m一个。

全粘结锚杆下料长度为：土钉杆体及外露长度之和，外露长度须满足加强筋焊接作业要求，误差±100mm。

（5）杆体安设

钻孔清孔完成后尽快安设拉杆。插入杆体时应将注浆管与拉杆绑在一起同时插入孔内，或后插注浆管，插入孔内深度不小于土钉长度的95%，杆体安放后不得随意敲击，不得悬挂重物。

（6）注浆

水泥注浆用P.O42.5水泥，按0.5的水灰比拌制。水泥浆用注浆泵送至孔底，边注浆边拔管，在拔管过程中应保证管口始终埋在水泥浆内，一次注浆30min后二次补浆，注浆压力不小于0.5MPa。

（7）质量控制标准

全粘结锚杆钻孔倾角误差标准为±1度，钻孔轴线偏斜率不应大于全粘结锚杆长度的2%。

4.4 面层工程

（1）喷射混凝土面层设计厚度80mm，混凝土等级为C20，φ6.5@200×200钢筋网。喷射混凝土作业分段进行，同一段内喷射顺序自下而上，一次喷射厚度不大于60mm。

（2）坡面修整，土方挖除后进行坡面整平，以降低混凝土的回弹、凹陷处混凝土不密实以及面层平整美观。

（3）挂网，采用人工敷设，支护设计方案中有全粘结锚杆处，沿全粘结锚杆纵横向各设置2φ14加强钢筋，加强筋与全粘结锚杆点焊连接。在边坡坡顶处混凝土面层向上延伸1.2m，沿坡顶设置1φ22钢筋以固定面层，钢筋长1m。坡顶面层固定钢筋先于钢丝网敷设，固定筋直接锤击击入。

（4）喷射混凝土，喷射混凝土原材料选用P.O32.5水泥、中粗砂、粒径5mm的细石。喷射时应保证喷料的均匀性，一次喷射混凝土厚度，以混凝土不滑移、不坠落为准，为了保证喷射混凝土厚度的均匀性，可预先在待喷面上间隔地设一些厚度标志。

委托有资质第三方监测单位对基坑变形进行监测，密切关注基坑边坡沉降、位移量，一旦发现变形量变化异常或超报警值及时采取措施。

5 工艺实施效果

实施效果：

该工程采用预应力锚杆+全粘结锚杆支护型式体系，有效的解决了天福山庄基坑工程现场场地受限，无法进行放坡开挖的难题，确保周边建筑物及地下管线的安全，避免施工泥浆对环境的污染。同时经过近半年的边坡和沉降监测，沉降、位移量均未超报警值，边坡安全稳定。

6 效益评估

预应力锚杆+全粘结锚杆支护型式，施工便利，施工设备简单，占用空间较小，两名操作人员即可正常操作。施工成本较低，与传统灌注桩支护工艺相比，节约施工成本约25%。

预应力锚杆+全粘结锚杆支护型式适用于垂直开挖体系，不需进行放坡，占地较少。该支护体系对控制边坡位移变形、增强整体稳定性、保证边坡开挖过程中不发生局部坍塌等具有很好的作用，大大提高了边坡的安全稳定性。特别是对填土厚度大、放坡坡度小、周边有建筑物或地下管线等的边坡支护，具有常规土钉墙的护坡桩无法相比的优势。