浅析深基坑支护桩锚施工技术

方登峰

（中国建筑材料工业地质勘查中心广西总队，广西 桂林 541000）

1 概述

深基坑支护是岩土施工中最富挑战性的课题之一。深基坑支护既关系到了我国土力学中最经典的结构强度和稳定性难题，又关系了结构变形难题，同时还关系到深地基结构和支撑构件的共同影响[1]。而对上述难题的了解以及措施的研究，是随着土力学基础理论、分析技术、测量技术，以及施工机具、人员施工技能的提高，而逐步完善的。桩锚支撑系统是深基坑支护系统中最常见的形式一种，即用灌注桩作护墙桩，用土层锚索提高水平拉力。本文就深基坑支护系统进行系统研究。

2 深基坑支护桩

所谓支护桩，是指一个主要承受侧向推力的桩，一般用于道路支护，地基支撑以及滑坡处理。支护桩类通常有如下几种：钻孔灌注桩、钻孔灌注桩、预应力管桩、钢桩、钢板桩、水泥混凝土桩等[2]。

3 深基坑施工技术要点分析

3.1 工程技术。深基坑是一个非常复杂的工程，在任意一个环节发生了问题，都有可能造成重大建筑施工事故，影响建设工程的顺利进行施工，更严重的情况下还可能会导致工程工作人员的重大损失。所以，在建筑施工的整个过程中，工作人员必须要严格地遵循施工流程，以原建筑图纸为准则，严格地实施标准化作业，以确保工程安全。

3.2 应急技术。深基坑应急技术大致有三种，依次为土壤渗漏急救、位移应变和渗漏急救。渗漏应变指的是在墙面上产生强烈而不连续的水，或者在坑底布局处产生大量积水等。与土壤渗漏的特点恰恰相反，渗漏的流速相对较大。当深基坑支护发生渗漏时，一般将长20～30mm 的管道，直接打入坑内，让水清除，然后再进行渗漏防护的处理。一旦发生了渗水的状况，就必须使用大排水沟进行将河水外排，此外，在施工中需要将渗水层的内侧降低为标高。而移动应变则指在出现偏移以后，针对偏移的状况进行不同的对策。在此处理过程中，还需要快速地对偏移的特性和安全隐患进行正确的评估[4]。

3.3 监测技术。检测手段是深基坑支护施工的主要构件。一般来说，检测的主要对象是：矿坑内是否有渗透、泄漏、位移等现象，还有其他的应力位指标[5]。此外，还要对检测的成果加以分析、深入研究，并同时描绘报警曲线图等。当深基坑的应力位指数过高时，系统将会出现自动告警。然后，再针对检测结果及时处理问题，并把相应信息及时反馈到上级部门以及施工单位。

4 深基坑支护桩锚施工技术的应用实例

4.1 工程概述。某建设的商住小区，地址在江边，距长江河大约600 米左右，拟建建筑物楼高约50 米，并修建两层地下室结构，在小区东侧则有一幢高约18 米的商业建筑，建筑物外墙与本项目的地下室外边线最小距离仅为2 米，小区南面为20 米的扶外路，地下室外边线距离道路边线的距离为2.2 米。根据现场勘查资料的显示，工程影响范围内的地质从上至下依次是杂填土、粉质粘土、粉细砂层、中粗砾砂层、强风化粉质泥岩、中风化粉质泥岩等。受场地制约，放坡开挖将直接影响相邻建筑物以及道路的正常通行[6]，存在较大的安全风险和隐患。

4.2 基坑围护结构的选型。结合该项目的实际情况，本着安全第一，科学合理的基本宗旨，经过专家论证，该工程的基坑围护采用机械钻孔灌注咬合桩支护方案。

4.3 建筑构件的安全性级别和设计期限，地基的安全性级别均为第二级；属于临时支护，使用年限一般不大于一年，待小区的地下结构全部浇筑完毕或完全回填后，完成使命[7]。

4.4 基坑围护结构设计

4.4.1 工程采用了动态设计、信息化施工的方式实施。基坑的围护结构设计要与现场监控相结合，并根据现场监控的反馈情况及时加以分析，实现了动态控制和信息化管理的目的。

4.4.2 的围护结构要合理地调节变化，保持地基稳定性。保持周围建（构）筑物的安全稳定，并保障基坑内四周路面和周围各种管道的安全使用。

4.4.3 对基坑土方施工，坚持分层、均匀、及时的原则。施工时，施工单位要准备施工设备组织设计，严禁超挖。

4.4.4 超载取值：路边地面超载按20Kpa。

4.4.5 钻孔灌注的咬合桩、冠梁混凝土强度等级均为C25，混凝土使用早强型的硅酸盐混凝土，强度为P.042.5 水泥。

5 深基坑支护结构受力计算

5.1 土压力计算

5.2 被动土压力计算

有资料报道，护墙桩土压力实测值和设计数值的差异很大。在粘土地方有的工地，预压主土压力仅为朗肯主土压力的一/3，而被动土压为朗肯被动土压的1/2。因为实际土压偏小，护墙桩的计算弯矩也偏大，所以钢材配置偏多，耗费了钢材。在软土地区主动土压力实测值接近计算值。产生这一差别的原因是与粘聚力参考c 有关，其次是计算方法，还有因圆截面的配筋问题。

5.3 单层锚杆护壁桩计算

受力如图1 所示。

图1 单层锚杆护壁桩受力示意图

单层锚杆护壁桩可按等值梁法进行计算。假定桩插入土中比较深，桩下端作为固定端，单锚点作为铰支点，如图1所示。正负弯矩转折点的位置在计算时可用土压力为零的位置代替。

计算步骤：

5.4 求最大弯矩

按简支梁先求剪力为零处，求出Mmax。

①多层锚杆护壁桩计算；②计算主被动土压力系数;③计算土压力距坑底的距离;④分段计算梁的固端弯矩;⑤用弯矩分配法平衡支座弯矩; ⑥分段计算各支点反力与荷载;⑦计算桩插入基坑深度;⑧计算护壁桩断面尺寸及配筋。

6 锚杆

锚杆是把来自结构物的拉力传递到稳定的土层中。

土层锚杆由多个部件构成。土壤锚索按照主动滑动面分成锚固长度段和非锚固长度段。锚固段是混凝土锚索在土上以摩擦力的传导作用的区域，主要是将混凝土、水泥基层或胶结等材料以压浆的形态投入钻孔中混凝土而形成的。自由段不与钻孔土臂联系，只将锚固长度压力传给锚头段。土层锚杆的承载力主要是受拉杆硬度、水平拉杆与锚固定相互之间的握裹力、锚固定与孔室相互之间的摩擦力等各种因素的联合影响。

7 基坑土方开挖施工要求

7.1 在工程建设前期，必须召集相邻住宅物业、市政、电力、给排水、通信等相关单位会议，就建筑设计施工方案征求有关各方意见；对可能引起争议的部位应该照相或录像，进行标记，做好原始记录，并经各方证实。在施工过程中要保证邻近建筑物、构筑物、路面、地下管道等的安全和顺利通过。

7.2 本工程基坑施工顺序为：咬合桩施工→天车横梁→土方分层开挖→地下室结构施工→主体结构施工至±0.00→基坑回填压实。

7.3 钢筋混凝土顶梁养护龄期达到设计要求后，方可继续挖至坑底。

7.4 基坑开挖应严格按照设计要求进行，不得超挖。基坑周围超载不得超过设计荷载极限条件，基坑顶部3 米范围内禁止堆放。

7.5 土方开挖应分层均匀，土方开挖面高差不应超过2.0m，以保证开挖过程中土体的稳定性。

7.6 设计标高30cm 以上的地下基础垫层土方和承台部分必须直接通过人力挖掘，防止坑内混凝土体扰动。一旦开挖达到设计标高后，应立即浇注水泥垫层。

8 基坑降水施工要求

地表雨水及施工用水在基坑外设置贯通式地面排水沟。基坑内应按照实际开挖要求布置纵横向截水沟，每隔20m 左右在基坑下部布置集中排水口，进行基坑内部有要求的排水作业。

9 钻孔灌注咬合桩施工要求

9.1 钻孔灌注咬合桩施工顺序。钻孔灌注桩的施工顺序应采用跳跃式施工。先施工B 型桩，后施工A 型桩。建议在B 桩混凝土强度达到50%时开始桩施工。施工顺序如下：B1→地下二层→地下三层→A1 级→B4 级→A2 级→B5。

9.2 桩身垂直度控制。要确保咬合桩底面的正确咬合，除了对桩位定位误差要求控制之外，还应该对其垂直程度加以严密的限制。咬合桩施工之前，先检查并校正套管的垂直度偏差应低于十mm。成孔过程中，用经纬仪在二端的交叉垂直方向检查垂直度，不合格处随时纠偏，确保桩身垂直度，避免桩间开叉引发基坑涌水事故。

9.3 钢筋笼制造与吊放。根据工艺特点，由于咬合桩钢筋笼无法分段制造，而需要整根制造，所以在吊放时对钢筋笼的坚固程度要求较高，且相应吊点部位也需要经过合理设定[8]。

9.4 灌注砼。安装了水泥漏子和隔水橡皮球胆，并把管道提高了洞底0.5m。水泥的初灌量约为1.1～1.5m3，能埋住管道底0.8～1.3m。浇灌过程中，将管道埋设深度保持在3m～10m 左右，最少的埋设深度不能低于2.5m。在浇筑混凝土时随浇随提，不要把管道直提到水泥面或埋设在过深处，一次提升高度不能超过6m。在混凝土施工中应避免钢筋笼上涨幅度大，当水泥面接近钢筋笼底端时灌注的车速应适当减慢，在水泥面流入钢筋笼底端约1～2m 处后，仍可适度提高管道，但管道的上升速度要均匀，以防止出料时撞击过大或钩带钢筋笼。

10 基坑监测

10.1 由于基坑支护构件的安全性直接关乎到施工的安全性，所以委托有资格的检测单位对基坑施工全过程进行了检测。一旦检测不到位，将不能进行开挖。

10.2 监检测项目的主要内容，为检查基坑外围约8m 区域的支护构件的水平位移，以及基础设施的沉降倾角。

10.3 施工单位应与监测单位密切配合，做好斜管的铺设和保护工作。

10.4 施工监控过程应持续到整个基坑回填结束。变形超过相关标准或监测节点时，立即停止支架使用。

10.5 在监测活动中，出现了上述或其他异常的现象，监测人员要及时告知施工单位、建设人员，施工单位应有紧急防患预案，在工地内也要确保有一台挖掘机械可随时使用，若在施工时，边坡位置呈上升态势而不收敛，及时用挖土机的开掘口向坡脚回填并逆向压实，位移不再继续发生，在完成相应的加固措施后方可继续施工[9]。

10.6 当出现以下情形之一时，应立即报警，如情况特别严重，并停止施工，并应对地基及支护构件进行紧急保护措施：①水平位移超过基坑深度的1/200，或水平位移速率大于3mm/d；②在基坑周边的地面出现大于10mm 的裂缝，同时裂缝仍有可能发展。

10.7 监测标准，如表1。

表1 监测标准

10.8 监测信息反馈流程

如图2 所示。

图2 监测信息反馈流程示意图

结束语

伴随中国经济社会的发展，城市化进度也开始逐渐形成了一个态势。在这个潮流的推动下，也促进了中国建筑业的蓬勃发展，尤其是高层建筑和加强了地下的发展。建筑在满足人们需求的同时，也不可忽略其建筑质量。而当前，由于深基坑施工技术在建筑中运用的范围也愈来愈广泛，从而大大提高了建筑工程施工质量和建筑的使用寿命。本篇主要阐述了在建筑施工中运用深基坑施工的重点技术，并着重剖析了在建筑施工中运用的针对性注意事项，期望能对各建筑工程领域产生借鉴的意义。