桩锚支护在深基坑支护工程中的应用

杨培

摘  要：随着建筑行业的持续发展，基坑工程也越来越多，开挖的深度也不断加深。基坑施工中面临的工程土体性质、荷载条件、施工环境也日益复杂，对基坑支护施工技术的要求越来越严格。因此，为了确保深基坑工程的施工，应合理地选择支护结构和科学支护。该文通过工程实例和支护设计方案，对桩锚支护技术在深基坑支护中的应用进行了分析、探讨。

关键词：桩锚支护  工艺  施工要求  安全质量

中图分类号：TU753   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）06（b）-0036-02

1  工程概况

1.1 工程简况

根据昌平区沙河镇丰善村职工住宅项目（三标段）设计图纸，±0对应绝对标高为42.7m，基坑开挖深度为14.80～15.20m，基坑周长758m，面积28780m2。

该工程基坑支护体系为临时支护，其设计使用年限为1年，基坑侧壁安全等级为1级，根据北京市勘察设计研究院提供《中石化科学技术研究中心（C-1地块）岩土工程勘察报告》（2013技185），场地工程及水文地质条件、周边环境等因素综合考虑，将基坑支护划分为4个支护剖面。

该工程属于超一定规模危险性较大的深基坑工程。待建区北侧为在建的文体中心，西侧为本次招标二标段，东侧为在建的1#科研办公楼，南侧紧邻北沙路。具有周边环境复杂、基坑面积大、基坑开挖深度深、现场人员临边活动频繁、机械设备使用数量多、绿色施工要求高的特点。

1.2 工程地质

根据北京市勘察设计研究院提供《中石化科学技术研究中心（C-1地块）岩土工程勘察报告》（2013技185），场地工程及水文地质条件具体如下。

（1）表层为厚度0.50～4.50m的人工堆积之黏质粉土素填土、砂质粉土素填土①层，房渣土、碎石填土①1层及细砂素填土、中砂素填土①2层。

（2）人工堆积层以下为新近沉积之细砂、中砂②层，中砂、粗砂②1层及黏质粉土、砂质粉土②2层。

（3）新近沉积层或局部人工堆积层以下为第四纪沉积之重粉质粘土、粉质粘土③层，黏质粉土、砂质粉土③1层，粘土、重粉质粘土③2层及细砂、中砂③3层;粉质粘土、黏质粉土④层，粘土、重粉质粘土④1层及细砂、中砂④2层;根据以上地层分布可以看出，该基坑部位主要为填土、中细砂、粉土及黏土层，无卵石层，支护桩及锚杆成桩质量较容易控制。

2  基坑支护方案的选型

结合该工程的实际地质条件和周边具体情况，基坑支护形式主要采用钢筋混凝土支护桩、预应力锚索等支护体系。

（1）护坡桩、锚杆技术。采用钢筋混凝土护坡桩+预应力锚杆进行支护。护坡桩桩径800mm，桩间距1.5m，混凝土强度等级为C30。锚杆设3道锚杆，位置在-3.9m、

-7.7m、-11.4m，锚杆钻孔直径为150mm，间距1.5m，锚杆倾角为15°，锚杆杆体采用Фs15.2（1860MPa）的钢绞线。锚杆注浆采用纯水泥浆，水泥浆采用P·O42.5水泥浆。

（2）基坑支护施工原则：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。

3  桩锚支护技术的施工

3.1 支护桩施工

3.1.1 施工工艺流程

钻机就位→钻孔→清土→边提钻边压混凝土（钢筋笼制作→穿套振动管）→沉放钢筋笼→成桩。

3.1.2 关键节点施工要求

（1）钻機就位，调整钻杆与地面的垂直度，垂直度偏差不大于1%;钻头对准桩位，启动钻机入钻，观察钻机电机电流表，根据电流大小控制下钻进尺。

（2）钻孔至设计深度后，略提钻杆20～50cm，以便混凝土料将活门冲开，一边泵送混凝土一边提钻。

（3）钻杆拔出孔口前，先关混凝土泵，注意保证钻杆内存料量，满足桩顶高度要求。

（4）将振动用钢管在地面水平穿入钢筋笼内，同时将钢筋笼与振动装置用钢丝绳柔性连接。吊起振动装置、钢管及钢筋笼，将钢筋笼下端插入混凝土桩体中，先依靠钢筋笼及导管的自重缓慢插入，当依靠自重不能继续插入时，开启振动装置，将钢筋笼下沉到设计深度。断开钢筋笼与振动装置的连接，缓慢连续振动拔出钢管。钢筋笼应连续下放，不宜停顿，下放时禁止采用直接脱钩的方法。

（5）提振动管时应先静拔2.0m左右再进行振动，以免钢筋笼被带出或下沉。

3.2 锚杆施工

3.2.1 施工工艺流程

测量放线→钻机就位→校正孔位、调整角度→接钻杆及套管→钻孔→反复提钻杆冲洗→继续钻进至设计深度→注浆、插放钢绞线（水泥进场→水泥复试→水泥浆制备）→拔出套管、二次注浆→养护→安装钢腰梁、锚头→张拉锁定。

3.2.2 关键节点施工要求

（1）钻孔定位。锚杆钻孔定位根据土方开挖后护坡桩间距按1.5m定位，土方开挖后校核锚杆孔位标高，定出孔位、做出标记。挖土要与预应力锚杆的施工速度相协调，清土至预应力锚杆标高下50cm，严禁超挖。

（2）成孔。采用套管护壁锚杆钻机进行成孔作业，钻孔孔径150mm。锚杆开钻前，应进行试钻，观察成孔效果。严格控制锚孔入射角度，如因地层原因发生串孔的区域，可采用隔二跳打的方式。

（3）注浆。成孔后应在拔出套管前将杆体及时插入孔内及时注浆，浆液采用水灰比0.5～0.55的素水泥浆，现场边搅拌边灌注，必要时可加入一定量的外加剂（如膨胀剂、早强剂）。先将注浆管放入钻孔，一次注浆完成后再放入杆体，二次注浆管的出浆孔和端头应密封，保证一次注浆时浆液不进入二次注浆管内。二次压力注浆，孔径2～4mm，开孔间距500～800mm，孔位沿注浆管螺旋布置，每截面不得小于2个，孔位采用工程胶布封闭，随深度加大孔径变大间距变小，保证注浆孔从底部向孔口方向依次劈开;注浆管固定在锚杆杆体上，出浆口设置逆止构造，二次压力注浆应在一次注浆初凝后、终凝前进行，终止注浆压力不得小于1.5MPa。注浆时孔口端部应进行封口。

（4）锚杆抗拔力检测。锚杆注浆后浆体强度达到15MPa且达到设计强度的75%后（经验值为养护7d左右），按设计要求，锚杆抗拔力检测宜与施加预应力结合进行;抗拔力检测应分级加荷到轴向拉力设计值的1.05～1.10倍;检测锚杆数量应取每层锚杆总数的5%，且不少于3根。锚杆抗拔力检测应随机抽样进行。

（5）锚杆张拉、锁定。预应力锚杆张拉锁定时，应对钢腰梁与桩接触面进行修平处理。腰梁、垫块与桩之间要求面接触，不允许点接触。正式张拉前先用20%锚杆标准荷载预张拉二次，使杆体完全平直，各部位接触紧密。张拉设备采用配套的液压电动张拉机，根据千斤顶油压表控制张拉荷载来进行锚杆的张拉和锁定，锚杆张拉锁定荷载按照设计要求张拉锁定。

锚杆张拉锁定时，张拉值大于锚杆轴向拉力标准值，然后将拉力在锁定值的（1.1～1.15）倍进行锁定。工程实测表明，锚杆张拉锁定后一般预应力损失较大，造成预应力损失的主要因素有土体蠕变、锚头及连接的变形、相邻锚杆影响等。锚杆锁定时的预应力损失约为10%-15%。

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）在钻进过程中，要经常检查下钻进尺，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。

（4）根據该工程基坑类别、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

通过在该工程中的应用，证明了桩锚支护技术的优越性，很好地降低了造价，缩短了施工周期，确保了工程质量。同时，整个施工过程中未对周边环境造成明显影响，取得了良好的经济效益和社会效益，值得在今后类似深基坑工程施工中推广应用。

参考文献

[1] 蒋家祯.桩锚支护结构在深基坑支护中的应用[J].中外建筑，2018（4）：139-141.

[2] 中石化科学技术研究中心职工住宅项目工程基坑支护工程施工图设计[Z].

[3] GB 50202-2018，地基与基础工程施工及验收规范[S].