试论灌注桩与预应力锚杆在超深基坑支护中的应用进展

张爱平 何鹏哲

摘要：灌注桩与预应力锚杆技术相结合的深基坑支护体系对于施工来说更为方便，可以有效地加快超深基坑工程的施工进度，并节省超深基坑施工过程中的施工成本。本文以某地的超深基坑施工项目为例，对灌注桩与预应力锚杆在超深基坑支护中的应用进行分析，并对现阶段灌注桩与预应力锚杆在超深基坑支护中的研究现状进行研究。

关键词：灌注桩与预应力锚杆；超深基坑支护；应用进展

1工程概况以及深基坑围护设计情况

1.1深基坑工程概况

该深基坑工程东西长226m，南北长185m，四周挖深为20.20—22.20m，主体结构为框架、简体结构，深基坑的地板下设置有抗浮桩，场地地下水的渗透方式为空隙潜水，水位位置在自然地面8m以下，地下水的综合渗透参数为100m/d。

1.2深基坑维护设计情况

在进行深基坑支护过程中，要先用～800@1200旋挖式钻孔进行混凝土灌注桩，在围护桩沿砖头至坑底按不同的挖深剖面分别配置5—6道预应力锚杆，每道锚杆之间的水平间距控制在@1200，每根锚杆按照其受力程度分别配置2×7qb5、4×7qb5的低松弛、高强度的钢绞线…。在进行深基坑维护时，需要运用混凝土压顶梁以及采用钢筋进行围梁。围护桩进行混凝土压顶时采用B×h=900mm×500mm的混凝土围梁，预应力锚杆的外露端由钢槽组成，在进行深基坑混凝土浇筑后，应当运用换撑措施将预应力锚杆的钢材进行回收拆除。深管井降水作为深基坑最重要的技术之一，施工单位应当根据深基坑工程周围的地质环境以及各土层的渗透参数，在深基坑围护桩的外围建立起深管井降水。深基坑剖面结构示意图如图1所示。

2灌注桩与预应力锚杆在深基坑维护中的施工

2.1灌注桩施工工艺

在深基坑中运用灌注桩支护技术时，灌注桩应当采用跳打式施工，其护壁泥浆的比重应当控制在1.10—1.15，泥浆的原材料应当选择高塑性黏土或者是膨润土，孔口应设置1000的钢护筒，钢护筒的埋设深度不小于1.0m2J。钢筋笼在安装之后要对安装残渣进行清洗再放入导管，最后用混凝土进行浇筑，在浇筑过程中应连续施工，避免由于施工时间过长导致混凝土水分蒸发，造成整个深基坑支护建筑出现质量问题。在整个浇筑过程中，导管应当始终埋在混凝土面0.8m以上，混凝土桩顶的施工标高应高出设计标高0.5m，要保证灌注桩的完整性。

2.2预应力锚杆施工工艺

预应力锚杆支护技术是一种新型的支护结构，主要由支护层面、支挡结构、预应力锚杆以及排水系统四部分构成，如图2所示。

预应力锚杆施工的工艺流程主要包括以下几个方面：锚孔定位钻孔、锚索制作安装、锚杆注浆并养护、安装腰梁、锚索张拉以及锚索头固定。在上文中分析预应力锚杆之间的水平间距应根据受力大小确定锚索的组成部分，在锚索张拉之后应当用锚具将锚索固定在锚杆的钢槽腰梁上。锚杆采用的是自成孔锚索，在钻杆钻进时注入水灰浆，其水灰比为1：1，水泥浆通过压浆泵注入，对锚索和护壁钻孔起到保护作用。在进行锚索制作时，应当按照设计图纸的要求进行配置，锚索自由段需要用塑料布包裹两层，已制作好的锚索通过固定支架固定在钻孔的中心位置，在非自成孔的锚索安装完毕之后将之拉近并进行重复注浆，使其硬化成为锚杆，重复注浆过程中泥水灰的比例仍旧为1：1，冬季施工还要在原有的配置材料中加入外掺剂作为防冻剂，避免由于气温过低导致混凝土材料出现冻结、离析的现象。

2.3深管井降水施工与基坑挖土

深基坑在前期准备工作做好之后就要开始深基坑挖土工程，深基坑挖土工程作为深基坑支护工程中最重要的基础工序之一，其工程量是十分巨大的。根据我国建筑地基工程的相关标准，在进行基坑挖土工程时应当遵循“开槽支撑（锚杆）、先撑（锚杆）后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。以本深基坑支护工程为例，将该深基坑的挖土工程分为三个阶段。第一阶段挖深为4.5～6m左右，分4层挖至围护桩的压顶围梁底，每层挖深约1.5m左右，在最后一层的土挖完之后，施工人员需要立即凿除灌注桩的桩头及浇捣素混凝土垫层，并绑扎钢筋、支模、浇捣混凝土，等到浇筑的混凝土强度达到预定标准的80%之后就可以进行第二阶段的挖土工作。

第二阶段的挖土工程的内容为对剩下的30cm进行人工修土，该阶段一共分为6个步骤，每个步骤挖土大约2.5m厚，每一层挖好之后都要进行预应力锚杆与灌注桩之间的二次维护。二次维护应当采用喷射C20细石混凝土，其厚度大约是100厚，在混凝土之间还需要夹置双向的钢筋网，并在每一个桩柱间加入短锚杆。

第三阶段就是运用人工修土及塔楼简体下坑中坑開挖，在施工过程中应当遵循“五边法”，即边凿桩头、边挖土、边浇混凝土垫层、边垫碎石和边砌砖胎膜。

3灌注桩与预应力锚杆技术在深基坑支护中的研究现状

灌注桩与预应力锚杆技术在我国深基坑支护中应用较为广泛，国内外专家也对其进行了相应的研究。Bnaud在1998年通过对锚杆固定长度与锚杆承载能力之间的荷载分布图得出了锚固长度与锚杆极限承载能力之间的相关关系。Barley在2000年通过将数值模型技术与现场锚固试验之间的综合运用，对锚杆的粘结应力分布特征进行比较系统、深入的研究，得出了锚杆锚固段粘结应力分布的严重不均匀性结论。在我国，戴自航在弹性抗滑桩实际受力与变形的基础上，提出新的计算模式，运用新的计算模式与之前的计算模式相比较，桩身的弯矩显著减小，从而使得抗滑桩的设计与计算更加合理。

灌注桩与预应力锚杆技术由于其自身优势在深基坑支护中得到广泛应用。与土钉支护技术相比较，桩锚支护技术具有控制土体变形能力的技术优势；与水泥土墙技术相比，桩锚支护技术所使用的材料更为简单，且对环境的污染、破坏较小，适用范围也更为广阔；与逆作法支护技术相比较，桩锚支护技术对施工技术的要求相对较低，且对设备的要求更低。

4结束语

超深基坑支护工程是一项施工工艺极为复杂的施工工程，在对基坑维护结构进行施工以后，整个深基坑的挖土施工的关键技术是深管井降水，只有确保深管井降水顺利运行，才能确保对深基坑的维护安全，以此保证整个地下建筑的安全。

（作者单位：镇江市丹徒区建筑工程质量检测中心）