桩锚支护技术在深基坑中的应用分析

文/邓勇 湖南省第六工程有限公司 湖南长沙 410000

1、引言

在高层和超高层建筑施工过程中，由于种种因素的考量，需要开挖较深的地基基础，这在一定程度上导致了基坑的侧壁很容易发生滑塌。此时，就需要运用一些深基坑支护技术来加以支护。随着现代科技的不断发展，支护技术的型式也越来越多，其中，桩锚支护技术因其施工周期短、效率高、操作方便、实际支护效果好、投入成本低等优势，成为现在行业中使用最为广泛和普遍的技术。随着桩锚支护技术的不断发展和完善，行业中也出现了不少具有革新意义的技术和工艺，在很多大程度上提升了这一技术的支护水平。

2、深基坑支护内容及型式展示

深基坑工程是一项相对复杂的工程，是整个建筑工程中一个至关重要的组成部分，他对整个工程的稳定性能和安全性能有着非常大的影响。就目前而言，深基坑工程的主要内容包括基坑围护体系、止水降水技术、土方开挖以及工程检测等，常用的围护结构如下图1所示。

图1 深基坑工程常用围护结构

3、桩锚支护原理与特点分析

3.1 桩锚支护原理与应用概述

桩锚支护技术是利用锚杆代替基坑支护内支撑，从而提供锚拉力减少基坑变形。这一技术是现在深基坑工程中运用最为广泛的一种技术，对提高深基坑质量具有重要意义。由于在实际施工过程中，深基坑中的周围土压力、地下水压力、周围建筑物等都会对深基坑产生侧向压力，这就有可能导致深基坑围护结构的排桩向深基坑内侧产生位移偏差，此时，锚杆在抵抗桩体位移的过程中也会随之产生一个主动力。这个主动力会通过锚杆的非锚固段传递到锚固段，锚杆的锚固段在受到作用力后，会根据水泥砂浆和锚杆的粘结力传递到锚固体中，随后锚固体会将该作用力传递到土体深处，最终达到良好的支护效果。

在整个应用过程中，其基本操作顺序如下：首先，根据基坑工程的地基测试所得的物理参数及分析和地基的实际情况，对桩锚支护技术进行设计。在设计师完成设计后，根据图纸施工方对现场进行清理以及引进必要的设备，做好充分的施工前准备。之后就是进行机械成孔及支护桩施工，在支护桩固定之后，需要对支护桩进行冠梁处理，以增加其稳定性。之后根据图纸要求以及建筑项目实际情况，进行土方开挖，在土方开挖过程中，需要对其开挖深度与面积进行有效地掌控，当挖的差不多时，进行锚杆与桩腰锁定，进一步增加锚杆支护的稳定性，最后，采取面层挂网喷射砼施工，以结束桩锚支护的施工。

3.2 桩锚支护特点

总的来说，深基坑工程中的桩锚支护具有施工方便、开挖效率高、适应范围广、支护效果明显的特点，在较深的一级基坑中适用率高。在实际的施工过程中，此种方式可以采用全机械式施工模式进行，大大提高了施工效率。首先，排桩顶部浇筑有冠梁，中间可设腰梁进行连接，达到遏制桩顶变形的效果保证其是一个完整的有机体；其次，桩体按照水平间距布设，结合腰梁垂直方向布设，以形成网格状共同作用，以减少基坑坡边的变形，这使得边坡的稳定性得到了重要保证。

4、深基坑施工问题分析

4.1 外部施工环境复杂

由于在一些高层和超高层的建筑往往集中在人口和建筑物相对较为密集的地方，其地理位置一般处于一些重要的市政公路交汇处，因此所面临的外部环境复杂。在这些地方往往存在原有建筑结构陈旧，地下管道错综复杂且分布较为密集，因此，在进行深基坑工程的实施过程中，既要保证基坑自身的稳定性能良好，还要确保周边的建筑物与公共设施不受到影响。另一方面，基坑中的水或其他因素会对设备产生一定的影响，特别是对锚杆的杆体造成严重腐蚀，其次基坑侧壁土层发生位移时，会导致桩锚松弛，这都大大降低了支护能力。

4.2 设计与实际存在较大差异

在设计过程中，可能出现对环境的整体考虑不周和计算精度上的一些失误，这都将导致桩锚对于荷载能力的不足，产生巨大的安全隐患。其次，在整个施工过程中，建筑施工和图纸设计中注明的要求产生了一定的偏差，这些偏差带来的临时的结构变动大大加剧了受力负担，使桩锚在这种情况下极易受到损害。另一方面，即便是在施工完成之后，依旧有可能给桩锚的稳定性产生影响，比如建筑使用者的一些不良行为或是对原有结构的改造，这都有可能导致桩锚受到一定程度的破坏，存在较大的风险隐患。

4.3 设备和技术缺乏创新

随着建筑行业的不断发展，所对应的技术要求也就相应得提高。这就意味着对于桩锚的支护能力也需要跟上时代发展的步伐，做出相应的提高。但是就现在行业中的情况来看，无论是从施工方的施工工艺、技术，还是从材料本身的质量以及与之相对应的辅助软件的开发，其更新速度都十分缓慢，变化并不大。这与加速发展的建筑行业不相适应，缺乏一定的技术创新，不能顺应时代的发展步伐。

5、桩锚支护技术的实际应用

5.1 降水作业

为保证基坑开挖的顺利进行，减少地下水对基坑施工的影响，降低地下水可能带来的损害，需要合理布置足够数量的井点降水井。通过对地下水的渗透系数和降水深度的分析，确定最终采用的降水方法。一般而言，轻型井点降水和喷射井点降水的降水深度一般为6m～1 2m，管井降水井适用降水深度在20m以上。当遇到地下水渗透量较大的情况时，需在开挖前施工完，并及时下泵降水。为保证降水效果，需要根据周围环境和地下管网及建筑物的情况，增加一定数量的回灌井，以保证地下水的平衡，因此在布置井点时需要按照地勘报告和实际参数进行。通过观察井控制水位变化做出随时的防护措施，防止过度降水造成基坑周边不均匀沉降和开裂。

5.2 钢筋混凝土支护桩施工

根据不同的环境地质情况，施工机械以及钻孔深度的条件，在桩孔施工时可分别采取旋挖钻机成孔、长螺旋钻机成孔、潜水钻机成孔、冲击钻机成孔、回旋钻机成孔等。桩位沿基坑周边按设计间距均布，采取隔桩施工，宜在灌注混凝土24 h后进行临桩灌注施工。成孔结束后，利用灌浆架及吊车进行商品混凝土成桩浇筑。

5.3 桩顶冠梁支撑施工

在整个施工过程中，需要形成一个完整的、全方位的支护体系。施工者应沿桩顶设置一道钢筋混凝土冠梁，在应力集中部位处（阳角或阴角）增加部分支撑，以达到保证支护桩的整体稳定性和刚度的效果。并通过这种方式，平衡基坑在土方开挖和土体应力释放后基坑外侧土体对基坑的侧向压力，保证基坑的变形在安全范围内。

6、桩锚施工的新发展

桩锚支护技术共经历了几十年的发展与革新，其他一些领域如材料化学的发展也对桩锚支护技术的发展奠定了基础。我们可以欣喜的看到，在桩锚施工上，一些新材料得到了广泛的推广与运用，这使得人们能够更好更安全更充分的利用地下空间。其次，多元化软件设计也在这一技术上得到了广泛的运用，诸如BIM三维建模技术，这都使得桩锚支护技术的实际可操作性和科学性得到了提升。最后，一些精密的数据监控仪器也对其发展产生了重要影响，诸如BAS的运用对工程的监控和管理提供了良好的技术支撑，通过对土体变形情况的精密监测，针对性的进行预防并采取应对措施，大大提高了工程的安全性能，更好的做好质量上的保障。

结语：

对于深基坑工程而言，因其所需面对的影响因素多、涉及面广，因此在实际的桩锚支护施工过程中，一方面要注重科学的深基坑桩锚支护设计、根据工程实际情况制定出合理的施工方案，并通过深基坑工程监测与检验，进一步确定工程的方案是否合理，判断好施工质量是否达标。另一方面，需要在施工过程中加强监管力度，把握好施工过程中的每一个细节，从而达到全面提高深基坑工程施工效率的目标。