桩锚式支护结构在建筑深基坑中的应用

摘要：本文主要结合作者参与施工建设的某高层建筑的基坑施工案例，对桩锚式支护结构的特点和基本原理做了总结，然后就该项目中桩锚式支护结构的主要施工技术做了探讨和阐述。
　　关键词：桩锚式支护结构；深基坑
　　1工程背景资料
　　1.1工程基本概况
　　某高层住宅项目设计为地下2层与地上28层的商业住宅大厦，上部为双塔结构住宅。建筑物总高92.50m，地下室建筑面积3960m2，总建筑面积40215m2，基础为现浇钢筋混凝土式基础，基础底板的持力层为中等风化泥质岩，地基承载力为700kPa，所需开挖基坑东西长72m，南北宽33m，实际开挖深度从天然地坪至主楼基础垫层底为9.3m。
　　本工程场地原始地貌属于河流冲积阶地，地形平坦。场地地层自上而下依次排列为：人工填土，层厚0.30~2.00m；粉质粘土(含少量砂粒)，湿-很湿，可塑-软塑状态，层厚1.60-3.00m；含粘性土卵石，卵石成分主要为石英质、亚圆形，粒径20-40mm(约含30%的粘性土和砂)，很湿~饱和状态，层厚1.51-2.10m；粉质粘土，稍湿，硬塑状态，层厚0.76-2.24m；粉质粘土，湿，可塑，层厚1.10-1.52m；细砂(约含20%的粘性土和少量有机质)，很湿~饱和状态，层厚1.15-3.12m；泥质粉砂岩，按风化程度分为强风化(层厚0.31-5.35rn)、中风化(层厚1.82-5.40m)、微风化三个风化带。
　　1.2桩锚式支护方案
　　针对基坑边坡附近不同的情况采用不同的支护方案，南北方向两侧强风化岩面以上以1:1放坡开挖，坡面砂袋护壁。该段采用挖孔灌注护坡桩加锚杆支护。护坡桩27根，除12根桩径D=1200mm外，其余为D=1000mm，桩间距均为1500mm，桩长均为l0.50m，桩顶设置断面为1200×600mm连梁。在距桩顶2500mm处布置一排锚杆，锚杆直径为125mm，长12m，倾角20.50°，锚杆拉筋为4根直径25mm的钢筋，由船形支架支撑焊接成形，设计抗拔力为345kN。西侧采用锚杆钢筋混凝土挡土板支护，共布置4排锚杆，排间距为2.5m，水平相邻锚杆之间的距离为2.5m，每排20根，共计80根。
　　2桩锚式支护结构理论综述
　　2.1工作机理
　　在深基坑周围土压力、地下水压力及深基坑周围建筑物等附加荷载作用下，排桩体有向深基坑内侧倾倒的趋势并产生相对侧向位移，深基坑底面排桩嵌固深度范围内的土体由于受到桩体侧向位移的影响而产生被动土压力来抵抗桩体承受的部分主动上压力，另外作用在深基坑上部桩体上的锚杆由于预应力作用也会为阻止桩体位移而抵抗部分主动土压力。因此支护桩体所受的主动土压力由被动土压力和锚杆锚固力共同承担。当主动土压力小于等于被动土压力和锚杆极限锚固力时围护桩体无侧向位移，即支护体系有效；当主动土压力大于被动土压力和锚杆极限锚固力时围护桩体产生侧向位移，当位移超出允许位移时支护体系失效。
　　2.2桩锚式支护结构的特点综述
　　桩锚式支护结构的特点为适用的基坑开挖深度较深，一般均超过9m；适用于多种土质，在粘土、砂土、卵砾石、岩石及淤泥质中均有应用；采用的土层锚杆多为一桩一锚，土层锚杆倾角10°-45°；为了使桩锚支护体系在空间上形成一个整体，护坡桩顶均设有圈梁，以便把所有护坡桩连结在一起。腰梁一般采用槽钢；提供开阔的施工空间，提高挖土和结构施工的效率和质量；锚杆可采用预加拉力，以控制建筑物的变形；具有很强的区域性，在不同区域内工程地质条件和水文地质条件不同，甚至差别很大，因此支护工程的各环节应根据具体情况进行设计和施工，切不可生搬硬套；具有较强的时空效应，例如基坑弯角处与侧边中部的变形有较大差异，即基坑具有明显的空间效应。
　　3桩锚式支护结构的主要施工技术
　　3.1灌注桩主要施工技术
　　（1）施工工艺流程
　　定位放线→埋设护筒→泥浆制备→钻机就位→钻进成孔(泥浆循环排渣)→成孔检测、清孔→安放钢筋笼→下导管→再次清孔→浇筑混凝土成孔。
　　（2）主要施工技术
　　无论采用何种方法钻孔，开孔的孔位必须准确；开孔时均应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。采用冲击钻或者正、反循环钻孔(含潜水钻)均应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过钻具重力之和的80%。用全护筒法钻进时，为使钻机安装平正，压进的首节护筒必须竖直，钻孔开始后应随时检测护筒水平位置和竖直线，如发现偏移，应将护筒拔出，调整后重新压入钻进。在钻孔排渣，提钻头除土或因故停钻时，应保持空内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外。在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。清孔后应从孔底提出泥浆试样，进行性能指标试验，试验结果应符合有关规定。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。清孔后应及时浇筑混凝土，如清孔后超过30min尚未浇筑混凝土，则灌注前应再次进行孔底沉渣测定，如沉渣厚度超过标准，则应再作一次清孔工作。
　　3.2锚杆主要施工技术
　　（1）一般地，锚杆施工工艺流程为：定点→钻机就位→成孔→清孔→锚筋的制作及安装→灌浆；（2）定点：按设计高度及间距定点；（3）钻机就位：平整场地，将钻机枕木埋入土中一半，然后固定钻机，钻机固定要水平、周正、牢靠；（4）成孔：根据设计所确定的锚杆孔位、孔径长度与倾斜度进行钻孔，清水钻进，以保证孔壁的摩阻力；（5）制作与安装：用粗变形钢筋制作锚拉杆时，为了承受荷载需要采用地拉杆是2根以上的钢筋束时，应将所需长度的拉杆点焊成束，间隔2-3m点焊成束。锚杆钢筋或钢丝平直、顺直、除油除绣。杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎，与锚固体连接处用铅丝绑扎。安放锚杆杆体时，应防止杆体扭曲、压弯，注浆管宜随锚杆一同放入孔内，管端距孔底为50-100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安好后使杆体始终处于钻孔中心。（6）灌浆：下入锚筋的同时，将灌浆胶管置于其中，随同锚筋一道下入。注浆材料应根据设计要求确定，一般宜选用水泥:砂=1:1-1:2，水灰比0.38-0.45的水泥砂浆或水灰比0.40-0.45的纯水泥浆，必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。浆液应搅拌均匀，过筛，随搅随用，浆液应在初凝前用完，注浆管路应经常保持畅通。常压注浆采用砂浆泵将浆液经压浆管输送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出浆液或排气管停止排气时，可停止注浆。浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.1-1.3。注浆时，宜边灌注边拔出注浆管。但应注意管口应始终处于浆面以下，注浆时应随时活动注浆管，待浆液溢出孔口时全部拔出，拔出套管，拔管时应注意钢筋有无被带出的情况，否则应再压进去直至不带出为止，再继续拔管。注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净，并保护好钢筋。
　　结语
　　深基坑施工对其支护结构有着较大的影响，如何切实可行的做到在施工中保证支护结构的安全性和稳定性，防患于未然，需要施工中的规范指导以及工程经验的进一步积累。
　　参考文献
　　1.胡玉国.基坑支护工程事故综合分析及对策.辽宁建材.2004（6）
　　2.赵志缙，赵帆.深基坑工程技术的进展与展望建筑技术.2003（2）