深基坑工程桩锚支护技术应用及监测分析

蔡振杰

（福建嘉康建设工程有限公司， 福建 龙岩 364000）

0 引言

随着城镇化进程推进，城市土地集约化程度不断提高，建筑基坑周围构建物、道路、管线等环境复杂，要求建筑深基坑加强支护，预防和控制基坑沉降变形对周围构建物的影响，保障建筑深基坑安全。在基坑支护方案选择中，应综合考虑施工技术方案的经济性、可行性、安全性，并加强基坑支护监测，预防和控制基坑施工安全风险发生。本文结合东风凤凰城赤峰苑基坑支护工程项目，深入研究钻孔灌注桩复合锚杆挂网施工技术在深基坑工程中的应用，以期为建筑工程基坑支护施工提供有益参考。

1 工程概况

本工程为东风凤凰城赤凤苑基坑支护工程，位于武汉经济技术开发区内，临近城市道路，场地原状为住宅和菜地。根据工程设计，本工程建筑用地面积为14792.7m2，总用地面积为27056.0m2，总建筑面积为134752m2，地下建筑面积为38600m2，地上建筑面积为96152m2，25 层和28 层建筑各1栋，地下3 层，地下1 层高度为7.6m，地下2 层高度为5.0m，地下3 层高度为4.5m。

本工程基础为筏板基础，基坑面积为201.8×67.73m。基坑深度为18.6m，局部深度达20.0m。建筑结构设计使用年限为50年，结构安全等级为一级，建筑抗震设防烈度为乙类，结构抗震设防烈度为8 度。根据岩土勘察报告，场地为平原地貌，场地及周边影响范围内无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质，桩基持力层为砂岩层，基础承载力特征值为350kPa。

2 施工难点及对策

2.1 施工环境较为复杂

本工程周围紧邻城市道路，建筑物结构外轮廓线与红线距离仅为3.13m，施工场地狭小，周围环境较为复杂，基坑施工对周围既有建筑、构建物造成一定的影响。基坑开挖深度和规模较大；工期紧，对基坑施工安全和施工质量要求高。针对该问题，经专家组讨论研究，本工程对比分析了地下连续墙支护方案、复合土钉支护方案和桩锚支护方案技术性、经济性，地下连续墙方案造价较高，土钉墙方案在深基坑工程中支护效果不佳且危险系数较高，经专家组讨论研究，本工程最终确定采用桩锚支护方案，

2.2 地下水降水难度大

本工程地下水主要赋存于卵石层中，地下水位为-10.0m，15m 以上的深基坑必须穿过卵石层后穿过不透水砂岩层，施工场地地下水丰富，卵石层裂隙水含量较大，给基坑支护施工造成一定的困难。为解决该问题，本工程采用“降水+止水”技术方案，即在管井降水的同时，在相邻两根支护桩之间设置一根素混凝土止水桩止水，抽取地下水经三级过滤后排入市政管网。

3 桩锚支护方案设计及施工技术要点

3.1 桩锚支护方案设计

根据本工程现场实际情况，本工程基坑支护采用排桩锚杆支护方案，排桩桩径为1000mm，混凝土强度为C30，桩间距为1800mm，纵筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HRB355 钢筋，桩顶设置钢筋混凝土冠梁，冠梁混凝土强度为C30，桩身设三道槽钢横梁。 锚索孔径为1000mm，锚孔倾角为15°，基坑坑壁挂网采用双向 6.5mm@250mm×250mm 钢筋网，加强筋采用 14mm钢筋，水平向通长布设，喷射混凝土厚度为80mm，混凝土强度等级为C20。

3.2 支护桩及素混凝土施工

本工程中，支护桩及素混凝土桩采用旋挖钻孔成桩施工技术进行支护桩施工。施工技术要点如下：

（1）测量定位。根据工程设计，由测量人员在施工现场测放出支护桩中心桩位，经监理验收合格后使用并落实桩位保护措施，防止施工过程中因保护不当造成桩位偏差。

（2）护筒埋设。本工程护筒采用4mm 厚钢板加工制作而成，护筒直径较桩径大200mm，护筒长度为4m，可满足土方分层开挖要求。护筒上部不设置溢水口，采用泥浆泵将泥浆抽至泥浆池中。护筒埋设前，采用人工挖孔方式开挖至3.0m 深度以下，埋设护筒，并确保护筒中心与桩中心偏差控制在20mm 以内，垂直度偏差应小于1%。护筒高出地面基准标高300mm，防止地表水灌入护筒。护筒埋设完成后，为避免护筒发生沉降、倾斜、位移等问题，及时回填并夯实护筒外侧土方。

（3）钻机就位。桩机就位前，严格按要求固定、保护护筒，避免桩机就位影响桩孔准确性。同时，加强现场场地整平夯实处理，防止因基础承载力不足导致桩机倾斜，确保钻杆竖直。钻机就位后，加强钻机垂直度、平整度测量，桩位偏差应控制在50mm 以内，垂直度偏差小于1%。

（4）泥浆制备。本工程中，采用膨润土制备泥浆，泥浆pH 值控制在8～10 范围内，泥浆比重控制1.1～1.5 范围内，含砂率控制在2%以内，泥浆黏度控制在17～20s。并根据各土层特点合理调整泥浆比重，加强泥浆过滤和沉淀，确保泥浆护壁性能。

（5）钢筋笼加工。本工程中，钢筋笼严格按工程设计要求进行绑扎，螺旋箍筋采用卷扬机调直、除锈。接头按工程设计要求加工为弯钩，并采用对称焊接搭接连接，钢筋笼焊接质量应符合三级焊接标准，无空焊、虚焊、漏焊、夹渣等问题[1]。

（6）旋挖钻进。本工程钻孔施工采用间隔钻孔施工方式，成孔后且混凝土初凝后施工相邻支护桩。旋挖钻进时，慢速钻进，严格控制钻进速度，待钻进至一定深度且护壁泥皮形成后全速钻进，避免孔内泥皮坍塌。同时，钻孔过程中根据现场地质情况合理控制进尺速度，由硬质地质向软质地层钻进时，应适当加快钻进速度，反之则应减慢钻进速度。

（7）成孔。本工程采用正循环换浆施工方式，钻孔后经检查成孔质量方可验收成孔。成孔质量检应符合工程设计要求。桩孔成孔后，通过清孔及时清除孔内沉渣，确保孔底沉渣小于100mm，并加强成孔质量检查。

（8）吊放钢筋笼。采用28t 吊车吊放钢筋笼至桩孔。钢筋笼吊装时应结合钢筋笼长度确定吊点位置，采用φ14 螺纹钢筋制作并焊接两道加强筋，吊点设置在加强筋位置，钢筋笼吊装时，借助人工牵引方式调直钢筋笼。钢筋笼吊装时，每隔2m 设置一道保护层垫块，防止钢筋笼与护壁泥浆碰撞影响成桩质量。吊放至孔内时，应加强钢筋笼吊放深度测量和检测，如孔内沉渣厚度较大，应及时借助泵吸清孔方法降低沉渣厚度。

（9）导管安装。采用250mm 导管灌注混凝土。导管安装前必须经密封性检查，检测压力为0.6～1.0MPa，经检查无误后方可安装。导管下口至孔底距离为400mm，至混凝土界面为1.5m，随界面升高逐步提升导管，导管提升时，应保持导管垂直度并处于桩孔中心位置。当导管法兰与卡住钢筋笼时，应缓慢转动导管，待其脱离导管骨架后移至桩孔中心位置。导管提升并拆除时，防止螺栓、胶垫掉入桩孔中。拆除后的导管及时清理干净备用。

（10）混凝土灌注。混凝土浇筑前，应加强孔底沉渣厚度检测，孔底沉渣厚度应控制在100mm 以内。遇孔底沉渣厚度大于100mm 时，通过二次清孔减少孔底沉渣厚度。混凝土灌注时，应连续灌注至桩顶300mm 以上，不得无故中断灌注。

3.3 锚杆施工技术要点

本工程锚杆随土方开挖随进行钻孔和锚杆施工，待混凝土强度达到设计值95%后进行预应力张拉。

（1）土方开挖。土方开挖时，先沿基坑内侧开挖出12m 宽凹槽，深度为锚杆以下500mm，以满足钻孔和锚杆安装要求，形成锚杆施工工作面。

（2）锚杆钻孔。根据工程设计要求，沿基坑支护桩定出基坑边坡标高控制线，并使用油漆做好相应标记。本工程采用在潜钻成孔方法钻孔，利用风动冲击式潜孔冲击器成孔。钻孔时，钻机平稳钻进，钻孔倾角与基坑基准呈15°倾角，偏斜度应控制在5%以内。采用套管跟进方式进行成孔保护，每节套管长度2m，采用螺纹方式连接。钻进深度大于设计深度0.2～0.5m，以降低孔底沉渣对锚杆深度的影响。

（3）锚孔压浆。锚孔成孔后，拔出钻杆，植入预应力筋后借助套管进行压浆。压浆时，先向外拔出几节套管，依次拔出套管和注浆。直至套管全部拔出。本工程采用二次注浆法进行锚孔压浆。第1 次注浆压力控制在0.4～0.5MPa 范围内，间隔4～5h 后二次注浆，注浆压力为2.5～5.0MPa，直至锚孔泛浆后稳压15min，确保混凝土砂浆灌入桩孔缝隙内，增强桩孔径向压力和摩阻力。第2 次注浆时，注浆管前端应做成花管状，在注浆管前端交叉钻孔，孔径为8mm。

（4）腰梁安装。本工程中，采用25a 型槽钢制作腰梁，按竖向对称布置。腰梁在锚锁注浆完成7d 后开始安卓，先沿基坑边使用Φ48 钢管搭设腰梁支架，支架高度低于锚索高度100mm，在腰梁支架上完成腰梁拼装。上下槽钢之间垫100mm 厚垫块，按2.5～3m 间隔布设。

（5）锚索张拉与锁定。本工程中，待锚孔混凝土强度达到80%后开始张拉，采用液压千斤顶张拉方式，通过缓慢升高千斤顶提高张拉应力。张拉应分级加荷，张拉程序为：0→20%σcon（持荷 5min）→σcon→卸荷至零。各阶段张拉持荷时间为5min，严禁一次加荷至锁定荷载。

4 基坑支护变形监测

由于本工程基坑开挖深度达20m，属一级基坑，对周围构建物、道路结构安全影响较大，为降低基坑施工对构建物和道路的影响，本工程加强对围护结构顶部水平位移监测和竖向位移监测、周围道路沉降监测、位移监测和裂缝监测，安排专业测量人员定期监测、记录基坑和周围构建物沉降变形情况。

4.1 基坑支护结构水平位移和竖向位移监测

基坑支护结构监测点设置在基坑中部和阳角处，水平和竖向位移监测点为共同点，在基坑40m 外边坡延长线上设置工作基准点，以水准仪、经纬仪监测基坑沉降和水平位移情况。土方开挖期间监测频率为1 次/d，底板浇筑期间1 次/7d。如发现基坑位移量较大或突发情况时，增加监测次数[2]。

4.2 周围构建物监测

本工程周围构建物主要为临近道路。测量人员在基坑外120m 布设三个基准点，使用φ16mm 打入土层中并浇筑混凝土加固，根据基坑纵向、横向方向沿道路边线间隔10～20m 设置通视测点，竖向测点按基坑对称布设。基坑施工前，测量、复核观测点高程数据，2 次观测值差异应控制0.1mm 以内。经复核无误后作为周围道路沉降、位移基准值。基坑施工期间监测至少1 次/d，混凝土筏板基础浇筑完成后，按1 次/3d 频率监测[3]。在监测过程中，如发现周围道路异常沉降、变形等问题时，应向项目组、监理单位汇报并制定相应措施后方可继续施工。

经跟踪监测，施工期间未发现异常沉降问题，基坑累计沉降数据和变化速率均控制在《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ 311—2013）要求。

表1 基坑和周围道路监测控制

经现场监测，基坑支护沉降、变形控制良好，周围道路沉降和位移均允许值范围内，道路未发现显著裂隙情况，表明本工程基坑支护效果良好，达到预期目标。

5 结语

在临近道路深基坑工程中，由于基坑开挖深度较大，支护方案选择需综合考虑其经济性、技术性和施工安全性，经专家组研究讨论后合理确定基坑支护技术方案。在基坑施工中，施工单位应加强支护桩和锚索施工关键工序质量控制，并加强施工过程监测和分析，在确保施工质量的前提下，提高施工效率，保证建筑工程项目施工的顺利开展。