桩锚支护技术在深基坑中的应用与控制研究

丁希华

摘 要：桩锚支护技术使用范围和深度越来越广泛，在深基坑开挖和维护阶段要更加关注桩锚支护技术的利用。本文结合一个具体的工程实例分析了桩锚支护技术在深基坑施工阶段的施工工序以及质量控制要点。

关键词：技术；分析；控制

随着我国经济以及工程建设的快速发展，建筑结构深基坑出现频率越来越多，排桩等支护结构已经不能满足工程发展的需要，这是由于当基坑土体承载力较为薄弱并随着基坑深度不断增加时，单纯利用排桩桩身自重和嵌固深度以被动土压力来平衡桩体所受的主动土压力、地面荷载等的支护效果并不能够达到理想效果，容易在桩顶产生比较大的侧向位移，严重时会使整个结构破坏，出现质量以及安全隐患。针对于以上情况，桩锚支护结构可以解决此类问题，因为它具有刚度大、形变小、挡土效果好、止水效果明显且具有较好的适应性。

下面结合一个具体的工程实例分析下桩锚支护技术在深基坑中的应用与控制。

1 工程实例分析

在某市繁华路段十字路口处有一个办公楼项目，项目规划建筑总面积约为67万平米，共25层，高度达到了108米主体办公楼以及三层最高17m的中庭、会议室、餐厅、档案馆、应急调度中心、健身房等配套裙房项目组成。本办公楼有两层地下室，与主楼地下室连接成了一个整体，地下第一层以及第二层高度分别为6m以及4.6m，基础埋深为13m至14m，在开挖过程中发现主要开挖土壤为杂填土、粘土、粉质粘土以及砂卵石。结合岩土工程勘察报告以及结合规范、地方经验发现，该场地工程地质条件较为复杂，基础开挖与支护施工难度很大。另外，考虑到场地所处的环境，地下以及附近供水管网、排污沟、光缆电线等管线密布，与市政管线基坑距离较近，所以本工程开挖与市政基坑相互作用也比较复杂和敏感，尤其基坑西北侧与东北侧情况更加复杂。经过分析，本工程基坑支护方式为桩+锚杆组合方式为最佳实施方案。

2 桩锚杆支护的工作原理分析

由于深基坑周围土压力、地下水压力以及基坑周围建筑物对基坑造成的侧向压力，深基坑维护结构的排桩会向深基坑内侧倾斜以及相对位移，排桩在嵌固范围内的土体会抵抗主动土压力，另外锚杆也会抵抗桩体位移而形成的主动土压力，所以桩锚支护结构可以承受土体带来的主、被动土压力。锚杆的锚固力通过非锚固段传到锚固段，当锚固段锚杆受力后，首先通过锚杆与周边水泥砂浆之间的粘结力传到锚固体中，然后通过锚固体与周围土体的摩擦力传到土体深处，经过实践分析发现，单根锚杆的承载力除锚杆必须具有足够的截面积以承受极限拉力外，主要受两个因素控制：一个是锚固段的胶结材料同孔壁的粘结力，另一个是胶结材料同钢丝或者钢绞线的握裹力。

3 本支护结构设计内容简介

3.1 人工挖孔桩

桩径为1m，桩间距为3m，桩身长度为18.5m，嵌固深度设定为6.0m，桩身所用到混凝土级别为C25混凝土。

3.2 预应力锚索

预应力锚索水平间距为3m，在每根支护桩上都要设置一道预应力锚索。采用70型钻机跟管钻进成孔，水泥砂浆灌注，待砂浆强度达到设计值的75%时可以进行张拉作业。

3.3 挂网喷射混凝土

挂网喷射混凝土可以有效维护桩间土体，采用C20细石混凝土喷射，厚度80mm，加强筋采用Φ14@2000*2000，钢筋网片采用的是Φ10@250*250。每层每桩间设置一根排水管，排水管采用@25PVC管，每根长度为300mm。

4 土方开挖阶段分析

根据施工整体部署，本工程土方开挖分为三次开挖，第一层开挖从自然地面0.000处开始开挖至标高-2.000m处，然后第二层土方开挖从-2.000m处开挖至标高AD段的-6.500m、DA段的-6.000处，第三层土方开挖从标高AD段-6.500m、DA段的-6.000处挖至基础坑底。本工程开挖严格按照开挖工艺施工，需要分层分段开挖，开挖深度要控制合理范围内，一般控制在2m范围内，另外根据总体开挖部署，本工程分为了7个层次进行土方开挖。土方主要利用的是机械进行挖运，人工清理不易清理的位置，利用自卸车运送土体至场外。根据土体情况以及施工部署，本工程选用了cat325液压挖掘机4台，其中两台进行土体开挖作业，另外两台辅助进行场地内的土体转运以及翻运作业。土体开挖、运至场外的工程量每天不会少于3900立方。

5 人工挖孔桩施工作业分析

首先利用全站仪进行桩孔位置定位，然后采用人工开挖成孔作业，挖出的土体利用装筐作业运至桩外。在孔口第一段设置锁口，每往下开挖1.0m，就需要利用C25混凝土进行护壁作业，可以保证施工时土体侧向压力对孔径的侵害。拆模后继续往下开挖作业，同时还要配合护壁作业，为了维护上下壁之间的有效连接，在桩内安装了钢筋笼，钢筋笼质量要经过专门的经验环节，其质量要符合相关规定。针对于桩身混凝土浇筑，在浇筑前要对里面的残渣进行清理，另外孔径内也不能有残余积水，否则应该进行合理清洁作业。在浇筑混凝土阶段要及时做好试块留置工作，做好混凝土坍落度测试作业，此环节混凝土坍落度可以控制在8至10cm范围内，且必须利用漏斗以及串筒对混凝土进行灌注，不准在孔口直接卸料，影响混凝土离析并对混凝土库壁以及钢筋笼造成不必要的冲击。为了保证混凝土构件的整体效果，混凝土浇筑时一定要分层连续浇筑，混凝土每一层厚度不能高于1.5m，混凝土振捣要利用混凝土振捣棒，在第一层振捣密实后，才可以进行第二道混凝土振捣作业。在混凝土浇筑后，12h内要对混凝土进行养护作业，养护作业可以通过洒水、覆盖纱布方式进行养护作业。

6 冠梁施工作业分析

冠梁施工作业也等到护壁灌注结束并通过检查之后才可以施工作业。在本工程中，冠梁尺寸达到了1000mm*600mm，其主筋为12Φ25，宽度方向上下各设置4根，在高度方向上设置了2根，其箍筋为Φ10@200，混凝土保护层厚度为35mm，混凝土级别为C25。地槽按照在设计宽度多加20cm进行测试，然后及时用灰线做出标记，经人工开挖至冠梁设计标高位置。凿除桩头位置松散混凝土并及时清理，对地槽基底进行找平。地梁钢筋在地槽内绑扎成形后，需要及时布设钢筋，另外为了保证结构保护层厚度，可以设置混凝土垫块。冠梁与支护桩顶间咬合100mm。然后可以支模作业，在本工程中模板与冠梁钢筋主筋之间间距控制在35mm左右，模板外观要满足设计以及施工要求。经检查后，可以浇筑混凝土，振捣棒振捣密实，并压平防止混凝土收缩，同时还要加强混凝土养护作业。

7 锚索施工工艺分析

在本工程中锚索材料采用的是5束15.2钢绞线，锚杆成孔孔径要符合设计要求，长度控制在19mm至22mm范围内。锚索水平间距控制在3m，设计张力预应力为100kN，张拉完毕后要及时向孔内高压灌注M30水泥砂浆。在施工前，要对锚杆进行施工测试，其实验的最大试验荷载不宜超过锚索承载力标准值的0.9倍。土方开挖原则可以分层分段开挖，也可以跳槽开挖。当基坑开挖至锚杆设计标高下1m范围时，技术进行施工锚杆作业。锚索成孔采用70型钻机跟管钻进作业，成孔孔径不应小于140mm，锚索施工前要对钻机倾斜角度进行检查和定位，确保角度正确。当成孔完毕后，要植入锚体材料，锚体材料以及长度要按照设计图纸以及其他设计文件中规定的进行加工。当锚杆就位后，要调整锚杆与孔壁的距离，保证有足够的保护层厚度。植入杆体材料以及注浆管后，拔出护壁导管，至锚杆自由端位置设置止浆环，浆体要及时搅拌和浇筑，不能超过时间。当浆体注浆完毕后，要等浆液强度达到设计强度值75%时，才可以进行张拉作业。

8 桩间支护作业

桩间支护作业利用挂网喷射混凝土进行桩间支护作业。休整完壁面后要进行钢筋网片铺设作业，要及时喷射混凝土砂浆。加强筋采用Φ14@2000*2000，钢筋网片采用的是Φ10@250*250，还要固定在状体内部的钢筋以及膨胀螺栓上面，然后要喷射80mm细石混凝土砂浆。排水管要在每层桩间留置，排水管采用Φ25PVC管，长度控制在300mm。钢筋网片的网格允许误差控制在20mm范围内，喷射混凝土配合比要通过试验测设，粗骨料粒径要控制在12mm范围内。

9 施工过程中的监测手段分析

在施工中，要对基坑周围土体的动态变化进行监测，监测开挖阶段对于周围土体影响程度以及失稳造成的影响。了解桩锚支护结构的受力状态以及变形状态，做出安全以及质量评价，技术进行技术弥补和处置作业。监测还要包括对基坑周边地下管线、建筑物等其他构筑物造成的影响，以便变形接近预警值时及时采用相应的应急措施和方案，尽量避免对周围管线和结构的影响。通过合理、及时监测，及时调整施工方案以及设计方案，改进施工方法，为以后的设计完善做出基础性工作。

桩锚支护技术使深基坑开挖和维护更加便捷和安全，此阶段已经成为了基础施工作业的重要控制阶段。桩锚支护及时不仅要在施工方面多下力气，还要做好监测工作、安全管理工作，因为深基坑开挖与施工是一个比较风险多且大的施工内容，工程技术人员以及安全管理人员要做好相应控制工作，确保深基坑施工顺利实施。

参考文献

[1] 吴能玮，辛斌.浅谈加筋水泥土桩锚支护技术的施工及应用[J].有色冶金设计与研究，2012，12.

[2] 李路明，周宗义.桩锚支护技术在罗湖司法大厦深基坑支护中的应用[J].建筑技术，2007，04.

[3] 刘凤梅.桩锚加筋土生态边坡联合支护技术与监测分析[J].现代经济信息，2010，03.

[4] 宋林毅.倾斜加筋高压旋喷桩锚支护技术在深基坑工程中的应用[J].福建建筑，2007，07

[5] 金锋.喷锚支护技术在高边坡和深基坑施工防护中的应用[J].中华民居（下旬刊），2010，03.