桩-锚复合基坑支护设计与施工工艺

摘要：当前，我国经济处于高速发展时期，特别是基础建设进入到一个空前高涨的阶段，房地产业迅猛发展，大量的高层建筑拔地而起。但同时，这些高层、超高层建筑对基础埋置深度提出了新的要求，地下建筑开挖的深基坑支护成为一个重要的、必要的施工过程。因此，作为独立于业主和施工方的第三方的监理工程师而言，就应当高度重视深基坑支护的质量安全，并对工程质量控制点进行重点监控与管理，做好监理本职工作。文以某基坑工程为例,介绍了桩-锚复合基坑支护设计与施工工艺。

关键词：基坑支护设计施工工艺

1. 工程概况

现场自然地坪为-0.700m，由设计图纸、现场情况及XXX岩土工程勘察报告，确定基坑深度为1-1剖面为自然地坪下-11.35m，2-2剖面为自然地坪下-9.65m。对基坑周围已查明的地下管线，考虑施工对管线的影响，根据具体情况采取相应的措施，对废弃污水管线必须从源头堵死。未查明的地下管线施工时遇到具体情况及时采取加固措施。开挖基坑北边距马路10m，距建筑红线即广告牌位置5m。防止由于基坑变形影响城市交通采用桩-锚复合支护施工技术。

2. 基坑支护设计

2.1.上部基坑深度为3.5m，放坡系数为0.3，台宽1.05m,坡高3.5m,面层采用喷射混凝土，厚度50mm,强度为C20，内设一层钢筋网采用一级6钢筋，网格尺寸为300mmX300mm，斜拉加强筋为一级10钢筋。

2.2.水泥搅拌桩主要是以水泥浆做为固化剂通过灰浆泵及搅拌头压入土中强制将地基土和水泥浆拌合在一起，经过一系列的物理化学反应，使土硬结具有整体性、稳定性和一定强度的基坑支护结构。

水泥搅拌桩桩径为Φ500mm，桩距为350mm，搭接长度为150mm,搅拌桩的桩长详见各剖面图。

水泥采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.55～0.6：1，根据气候条件，可适当掺入适量的外加剂以增强浆体的流动性，保证送浆过程不堵管。水泥搅拌桩的水泥掺合量为15%。

2.3.护坡桩直径600mm,桩长16m，桩间距：1-1剖处1.10m，2-2剖处1.50m,采用C30混凝土，钢筋笼主筋为16根二级钢22，深入冠梁长度为550mm,采用钻孔灌注桩机成孔。桩顶用冠梁800mmX600mm连接成为一个整体，冠梁混凝土采用C30.

2.4.钻机成孔后，用水泥砂浆将一组拉杆(本工程采用钢管)锚固在伸向地层内部的钻孔中，并承受拉力的柱状锚固体就是土层锚杆。它的中心受拉部分是拉杆，拉杆所承受的拉力通过钢管周边的砂浆握固力而传递到水泥砂浆中，然后再通过锚固段周边地层的摩檫阻力而传到锚固区的稳定地层中。采用48mm壁厚3mm钢管气动打入，压力罐1:0.5纯水泥浆，每米水泥用量42kg,注浆压力不小于1.0MPa，锚管长度12m。锚头采用2×φ12圆钢(通长)将同一排土钉相连接。1-1剖面设置4道锚管,2-2剖面设置2道锚管(φ48×3.0L12000@1200)，锚管土钉倾角为15°，锚头标高分别为-6.60m、-7.80m、-9.00m、-10.20m，而后垂直开挖至基坑底(详见剖面图及节点详图)。

3. 桩锚复合支护施工要求

3.1. 水泥搅拌桩施工要求：

1、在正式打桩前必须进行试打桩试验;施工过程中应严格控制搅拌桩轴线、桩身标高，保证水泥搅拌桩桩径、垂直度、搭接长度和桩长等符合设计要求。

2、水泥应有出厂合格证和质保单，散装水泥应做安定性试验，合格后方能使用。制浆用水应使用自来水，如使用其他水源时必须经化验合格后才能使用。

3、搅拌桩成桩采用三喷四搅工艺，桩位偏差不大于3cm，垂直度偏差不大于0.5%;提升速度不大于1m/min。

4、遇有工程桩或其它障碍物(如原基坑围护结构)时，如不宜清除时，可采取绕打，但绕打后应确保桩体相互间的搭接和防水效果，形成封闭墙体。

5、水泥搅拌桩固化剂采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺合量15%，水泥浆水灰比为0.50～0.55，要求水泥搅拌桩水泥土28天龄期的单轴抗压强度不小于0.8MPa，水泥土试块每天不少于一组。

6、水泥土搅拌桩施工前应进行成桩可行性试验，根据试验结果适当调整搅拌次数、水泥掺量及水灰比，确保搅拌桩28天单轴抗压强度不小于0.8MPa。

3.2. 钻孔灌注桩施工要求：

1、钻孔灌注桩直径为600mm，中心距为2.70mm，桩顶标高为-3.70m，桩身混凝土强度等级为C25，坍落度15～20cm。

2、钢筋笼采用焊接，主筋保护层厚度50mm，桩顶超灌500mm，桩位水平偏差不得大于50mm，孔垂直度偏差不得大于0.5%，充盈系数>1.10。

3、排桩应采取隔桩施工，并应在灌注混凝土24小时后进行邻桩成孔施工。

4、钻孔工作结束后应对钻孔进行全面检查(包括孔位、孔深、孔径、孔垂直度)合格后方能进行清孔，清孔后孔底沉渣应小于100mm，清孔后应即浇灌水下混凝土，不能间歇。

5、.钻孔桩强度达到设计的100%后方可施工，钻孔灌注桩施工安全事项及其他未尽事项按现行国家行业标准《建筑桩基坑技术规程》中的有关具体要求进行施工。

6、浇灌水下混凝土时应注意下列事项：

a. 导管埋入混凝土的深度不得小于1.0m，不宜超过5.0m。

b. 拔导管速度不宜过快。要与混凝土落入量相适应，以免导管底离开混凝土面时形成离析、夹泥、断桩、缩径等质量事故。

c. 每根桩灌注混凝土时。应对拔管速度，相应落入混凝土量，事故等作详细记录，以备查用。

d. 质检人员应对钻孔桩的完整性进行小应变检测，并应留试样，试件抽样每根桩一组三块。

3.3. 锚管施工要求：

1、锚管土钉φ48×3.0焊管，从基坑边壁1.5m开始沿管长设置φ8@600注浆孔，并采用25×25×2.5L50角钢倒刺护孔，注浆在钢管内进行，6～9m长锚管注浆量不宜小于0.10m3。锚管采用等强度绑条焊接连接。

2、锚管在水泥土墙面打入时采用机械成孔，锚管孔距允许偏差±100mm，孔深允许偏差±50mm，孔径允许偏差±5mm，锚孔倾角允许偏差±1.0°。

3、锚固体注浆采用水泥浆或水泥砂浆，用42.5普通硅酸盐水泥拌制，强度等级M10，水灰比宜为0.5，采用低压注浆，注浆压力宜为0.4～0.6MPa，施工时水泥浆应搅拌均匀，一次拌和的水泥浆应在初凝前用完;施工时应尽量减少对基坑壁地基土的扰动。在浇浆时应制作浆体试块，等强度达到80%后方可进行下一道土钉施工。

4、锚头采用2×φ12圆钢(通长)加强连接钢筋将同一排土钉相连接，锚头采用2φ22L200钢筋作锁筋，锁筋和锚管及钢筋网片应牢固焊接。

4. 结论

目前，该地下室结构已经施工完毕，根据现场监测资料，基坑坡顶最大沉降为36 mm，冠梁顶最大水平位移为45mm, 监测结果表明基坑变形量在规定范围内，基坑整体稳定和变形及周边道路的安全均得到较好的保证和控制，未出现失稳或变形等不利情况，钻孔灌注桩+水泥土搅拌桩+锚杆复合支护的性能得到充分发挥。

综上所述，该基坑支护采用钻孔灌注桩+水泥土搅拌桩+锚杆复合支护设计是合理的，取得了预期效果，同时也节省了工程造价，缩短了施工工期，值得进一步推广应用。但是，这类复合支护结构仍存在以下问题：

1)水泥搅拌桩和土层锚杆支护受场地地质条件的影响较大，对于砂土基坑，水泥土搅拌效果和锚杆的灌浆质量容易得到保证，取芯检测表明芯样抗压强度远高于设计值。而对于粘性土或淤泥、淤泥土，搅拌桩的质量大大降低，锚杆的承载性能也较差。因此，该类支护结构主要适用于含砂砾土层基坑效果较好。

2)水泥搅拌桩的成桩质量受机械设备和技工人员素质等的影响较大，施工时要严格控制桩长及有效搭接长度。

参考文献

[1]土层锚杆设计与施工规范[S]，GBJ97-87. 北京:中国建筑工业出版杜, 1997

[2]建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]，GB50202-2002. 北京:中国建筑工业出版杜, 2002

[3]建筑地基基础设计规范[S]，GB 50007-2002. 北京:中国建筑工业出版杜, 2002

[4]建筑地基处理技术规范[S]，J220-2002. 北京:中国建筑工业出版杜, 2002