高层建筑基坑桩锚基坑支护技术

刘冀勇

（菏泽澎泰建设集团有限公司，山东 菏泽 274100）

我国经济快速发展，城市人口不断增长，城市土地价格不断上涨。主工作面也是因为地处市中心，面积有限，而主坑又深又大，一段时间的努力，以及主坑加固的施工技术要求越来越高，而锚固支架的保护已成为主坑加固设计的首选方案。桩的锚固支架由桩和预应力锚索组成，共同克服基坑外土体的下降，保证完整性，基坑的稳定性和安全性。

一、工程概况

（一）工程简介

地下室，1#塔柱26层，建筑总高度110.40米；2#塔楼22层，总高度99.60米。1#、2#塔楼地上部分通过五层裙房连接，塔楼地板的一部分，通过五层裙房连接，形成一个双塔结构体系；此外，还建造了四套70至90米高的公寓。工程范围内，主坑东西长约二百七十米，南北宽约一百四十五米，挖深十五点三米，局部升降机等主坑挖深可达十九米，级别1的值。

（二）工程地质及水文地质概况

根据地勘报告可知，支护范围内主要是杂填土、粉土、粉质粘土及粉砂；场地地下水位约地表下6.0m。

二、基坑支护方案

该工程支护方案如下：在上部5.4m深度范围支护：为1∶1自然土坡，平台宽度5m；或为1∶0.46坡度的土钉墙，土钉矩形布置，间距1.5m*1.5m；下部10.2m范围支护：灌注桩加两道或三道连续梁并用锚索锚固，灌注桩1、2桩径为800mm，桩间距为1.5m；灌注桩3桩径为900mm，桩间距为1.5m；连续梁截面为500mm*1000m；锚索采用4（5）s15.2钢绞线，间距为1.5m或3.0m，入射角度15度。

（一）护壁桩施工

施工准备→钻机进场通道及钻机作业平台处理→桩孔放线定位→泥浆池施工→泥浆制备（护壁桩钢筋笼制作）→钻机入场就位→钻机开孔及钢护筒安装→注泥浆→继续钻进、排渣、成孔→清孔→吊放钢筋笼→检查尘渣厚度至达到要求→插入混凝土浇注导管→水下浇注混凝土→完成混凝土浇注后拔出导管→截桩头→绑扎冠梁钢筋骨架→浇注冠梁混凝土。

该项目的墙壁支撑桩通过旋转孔钻出。设备使用SWDM22山河智能旋挖钻机。钻孔时，添加了高质量高效的泥浆。在钻孔过程中，随着钻机的搅拌，可能会在孔壁上形成泥浆，以确保将灌注桩形成孔。如果孔壁不塌陷，则有效地防止了由孔壁塌陷引起的土壤沉积。

（二）预应力锚索施工

锚索钻孔直径150mm，采用YXZ-70潜孔钻机钻进。开钻前孔位和角度严格测量，实际孔位和设计孔位误差控制在±5cm以内。钻至设计深度后，采用高压风清孔。

锚索安装前，核对锚索编号与孔号是否一致。安装时注浆管一并随锚索放至孔底，随后应向外拔出0.2m左右，确保注浆管畅通。

锚索注浆采用水泥砂浆，水灰比0.4～0.5，强度等级为M30，注浆压力0.3～0.5MPa，确保砂浆灌注饱满密实。

锚索张拉采用YCW150型千斤顶，预张拉采用YDC240Q型千斤顶，油泵采用ZB4-500型。张拉前将钢绞线、腰梁清理干净，再依次套入锚垫板、工作锚板、限位板。先对单根钢绞线按一定次序进行预张拉，预张拉力控制在20kN（锁定力的10%～15%）。预张拉完成后，将锚索张拉至设计值并锁定。

三、基坑监测及其分析

为确保防护设施的稳定性和安全性，确保毗邻掩体的建筑物的安全和正常使用，此外还对公路进行现场监测。这个控制分析只包括项目的一个阶段。监测的主要内容有：支撑结构顶部水平位移、深部地面水平位移、周边土体垂直位移，轴支承力。

监测和分析结果如下。

（一）支护结构顶部水平位移

随着施工的继续，防护设施顶部的水平位移也随之增大，有变化的趋势，前两个月横向移动缓慢，2月至6月，防护设施顶板移动最快，半年后，支承结构上部位移趋于减速，直至稳定，最大36.7毫米；由于空间影响，主陨石坑中心的位移高于主陨石坑的角；在整个施工阶段，防护设施顶部水平位移超过45毫米。这表明了掩体防护方案的可靠性和合理性。

（二）深度质量水平位移

土壤的深度位移是通过安装在墙外侧的土中的斜孔来控制的，主要考虑了不同深度支承结构水平位移随基坑开挖深度增加的变化。

埋深1米处出现土深水平位移最大值，最大值31.9毫米；深部土壤水平位移的变化首先减小，然后增大，然后减小趋势，在7米深的埋藏位置，位移出现极点，在9-12米深的埋藏点，土体深度位移趋于稳定；在整个施工期间，土体深度位移不超过35毫米，表明基坑加固方案的可靠性和合理性。

（三）垂直移动地球周边

随着施工的继续，地面周边垂直位移也增大，变化趋势大，前两个月水平位移缓慢，从2月到8月，地球周长垂直移动速度增长最快，8个月后，支撑结构顶点移动速度趋于放缓至稳定，最大21.3mm；随着南侧道路的临近和大型建筑物的修建，从南侧看，地面周边具有重要的垂直位移意义；在整个施工期间，地面周边垂直位移大于25毫米报警值。这表明了掩体防护方案的可靠性和合理性。

（四）轴支承力

这种水平轴向控制，主要是控制在支撑结构中的水平支座中。

随着施工的不断进行，支撑结构支承轴的支承力得到加强，增长较快的趋势发生变化，随着建设的继续，增速在稳定前有所放缓。第三个月，由于水管爆裂、土体渗流周长、发现后，双方采取了有效措施，但同时支撑结构支承轴明显增大，最后轴向力稳定；在整个施工期间，支承结构的支承功率为设计轴向力的60%，大于报警值。这表明了掩体防护方案的可靠性和合理性。

（五）支护结构选型

锚固结构工期短，施工成本低，不影响地下室建筑施工，适合当前施工。砂层锚索施工难度大，可能造成地下水和沙土流失，造成土体沉降，可通过采用预应力锚定钻孔技术和套管钻孔解决。如上所述，本项目设计了钻孔桩+预应力锚索的锚固方案。

（六）预应力锚索设计

根据计算结构，工程采用单锚，由上下两排组成。

锚索第一排（YM1），位于地表以下3.2米位置，设计轴向拉伸值40T，预应力联锁20T，采用ϕ150锚孔设计，锚柱长度35m，自由段5m，锚定段30m，采用3×7ϕ5钢缆。

锚索二排（YM2）位于地下6.0M处，具有55T轴向拉伸、40T预应力联锁的设计意义，设计用于使用ϕ150锚孔，锚柱长度35m，自由段5m，锚定段30m，使用5×7ϕ5钢电缆。

四、基坑施工控制

以确保外围建筑物、道路及地下管道的安全，在施工过程中，应将控制权交给合格的第三方。

对于主监测项目，设置了以下控制值：支撑结构最大水平位移35mm，地球周围沉积变形控制30mm分区。水平位移控制值为30mm，地面沉降控制值为25mm。在土方工程和地下构筑物施工过程中，各点监测数据均在设计许可范围内，无异常。

五、结束语

根据对现场监测所得数据的分析和深海盆锚杆加固工程，得出以下结论。

（一）桩与锚索连接的锚固支架固定系统在深部工作面固定时能起到较为突出的围护作用。这种结构运转良好，施工方便，对环境危害较小。

（二）随着施工开始，主坑开挖越深，支撑结构顶部水平位移越大开始缓慢，生长较快后，毕竟，趋势已经稳定下来，但这种稳定在一定范围内波动。支撑结构顶部的水平位移可能会受到与主坑相邻的建筑物自身重量和地面反应器负载的影响。

（三）在1米深的挖土工程中，土层深度发生水平位移。深质量水平位移的趋势是先减小后增大后减小。深7米处的水平地面位移可能会再次生长，并在极端点出现。

（四）随着施工的继续，主坑越挖越深，周边土体垂直位移越大，趋势变化，生长速度越快，趋势最终会稳定下来，但这种稳定在一定范围内波动。基坑周边荷载对外围土的垂直位移影响较大。

（五）在施工过程中，桩系锚索基本上能承受拉力，这种拉力也一直持续上升，暂时不会随着坑的加深而稳定下来，但在一定程度上是摇摆不定的。基坑周围的环境对锚索的拉伸有很大的影响。