壓應(yīng)力分散型擴(kuò)大頭錨桿合頁夾式拆芯技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用

杜明祥 周建明 程良奎

1.蘇州市能工基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司 蘇州 215011；2.冶金部建筑研究總院 北京 100088

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)概況

長(zhǎng)發(fā)商廈東側(cè)輔房翻擴(kuò)建工程深基坑位于蘇州市臨頓路東側(cè)、大儒巷北側(cè)、南顯子巷南側(cè)，工程總用地面積2 781 m2。項(xiàng)目總建筑面積10 459 m2，工程主體結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方形的框架結(jié)構(gòu)，地上4層、地下2層，地下主體結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁樁基加承臺(tái)底板的基礎(chǔ)形式。

該基坑南北向長(zhǎng)88 m，東西向長(zhǎng)25 m，周長(zhǎng)約236 m，面積約2 000 m2。基坑西側(cè)緊靠長(zhǎng)發(fā)商廈，為框架結(jié)構(gòu)，地上6層，地下1層，其基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)。基坑?xùn)|側(cè)為舊居民房，是1～2層的古建筑群，結(jié)構(gòu)形式主要以木結(jié)構(gòu)為主，屬于政府控保性建筑。

本工程自然地坪相對(duì)標(biāo)高為±0.00 m，相當(dāng)于絕對(duì)高程3.80 m。基坑開挖深度根據(jù)地下室承臺(tái)墊層底標(biāo)高確定，承臺(tái)墊層底標(biāo)高為-9.95 m、-11.35 m，故開挖深度為9.95 m、11.35 m。

1.2 水文地質(zhì)情況

據(jù)勘探揭露，場(chǎng)區(qū)自然地面下最大勘探深度60.30 m以內(nèi)為第四紀(jì)沉積物，主要由飽和黏性土、粉土、粉砂組成，按其物理力學(xué)性質(zhì)及工程特性的差異性，從上到下可分為12個(gè)工程地質(zhì)層、6個(gè)亞層。

場(chǎng)地內(nèi)對(duì)本工程建設(shè)有影響的地下水主要為孔隙潛水及微承壓水。孔隙潛水初見水位埋深1.20～1.30 m，標(biāo)高1.80～2.00 m；穩(wěn)定水位埋深1.50～1.60 m，標(biāo)高2.07～2.33 m，淺層地下水主要受地表徑流、大氣降水補(bǔ)給，以地面蒸發(fā)和側(cè)向徑流方式排泄。微承壓水主要賦存于深部第⑤層粉砂中，富水性及透水性較好，主要呈側(cè)向徑流、越流補(bǔ)給及側(cè)向徑流排泄。承壓水水位平均埋深3.40 m，平均標(biāo)高0.40 m。

2 基坑圍護(hù)方案

綜合考慮工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和周邊建筑情況，確定基坑為一級(jí)基坑。本基坑工程雖然面積不大，但對(duì)基坑圍護(hù)質(zhì)量的要求非常高。項(xiàng)目處于鬧市區(qū)，且緊靠基坑西側(cè)的6層長(zhǎng)發(fā)商廈在整個(gè)工程建設(shè)期間需要正常營(yíng)業(yè)；基坑?xùn)|側(cè)是市政府控保古建筑群，有居民居住，古建筑距離工程地下室外墻最近處3.20 m；基坑南北兩側(cè)是市政道路，路寬僅7 m，因項(xiàng)目處于鬧市區(qū)，故人、車流量較大。綜上所述，本基坑工程開挖深度較大，施工場(chǎng)地較緊張，對(duì)基坑變形要求非常嚴(yán)格。根據(jù)基坑圍護(hù)的經(jīng)驗(yàn)和本工程的特點(diǎn)，本基坑擬采用鉆孔灌注樁加混凝土內(nèi)支撐或者SMW工法樁加預(yù)應(yīng)力可拆芯錨桿方案。

采用第1套方案時(shí)，工程的安全性高，但工程造價(jià)較高，且工期很長(zhǎng)、混凝土用量大，工程所處為鬧市區(qū)、居民區(qū)，施工場(chǎng)地狹小，混凝土結(jié)構(gòu)的施工受影響較大，且混凝土內(nèi)支撐在拆除時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲和粉塵，對(duì)環(huán)境影響非常大。

采用第2套方案時(shí)，每根預(yù)應(yīng)力錨桿在鎖定前須進(jìn)行張拉檢驗(yàn)，并且可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的設(shè)置，因此基坑較安全、位移控制較好、工程造價(jià)較低。另一方面，預(yù)應(yīng)力錨桿可以穿插在工法樁施工時(shí)進(jìn)行，使基坑圍護(hù)處于敞開式，故土方的開挖非常方便，不需要像混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)一樣采用長(zhǎng)臂挖機(jī)掏土。再者，采用預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)時(shí)，主體結(jié)構(gòu)的施工也不受外界影響，錨桿的拆芯回收完全不占用總工期，且拆芯時(shí)無噪聲、無粉塵，其唯一的弊端就是對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿的施工質(zhì)量要求較高[1,2]。

綜上分析，本工程基坑圍護(hù)方案采用SMW工法樁加壓應(yīng)力分散型擴(kuò)大頭可拆芯錨桿的支護(hù)方案。SMW工法樁采用φ850 mm@1 200 mm三軸水泥土攪拌樁，樁長(zhǎng)在22～24 m之間，內(nèi)插700 mm×300 mm 的H型鋼，型鋼插入長(zhǎng)度22～24 m，型鋼間距1.20 m，集水井處和角撐與圍檁交界處的型鋼為密插。預(yù)應(yīng)力錨桿角度為15°（25°），長(zhǎng)度為18（22）m，水平間距3.60 m，擴(kuò)大頭長(zhǎng)3 m，張拉值為400（450）kN，鎖定值為250（300）kN，錨桿均內(nèi)配6φ15.20 mm無黏結(jié)鋼絞線（圖1）。

圖1 基坑圍護(hù)剖面示意

3 壓應(yīng)力分散型擴(kuò)大頭錨桿施工控制

1）鉆孔就位：鉆孔定位偏差≤100 mm，并按設(shè)計(jì)要求調(diào)準(zhǔn)好角度。

2）套管鉆進(jìn)：套管設(shè)計(jì)深度=錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度-擴(kuò)大頭長(zhǎng)度；實(shí)際套管鉆進(jìn)深度=（配置的套管根數(shù)-剩余的根數(shù)）×單根套管長(zhǎng)度-套管外露長(zhǎng)度。

3）擴(kuò)孔：錨桿采用清水及水泥漿液擴(kuò)孔工藝，施工噴嘴孔徑為2.20 mm，擴(kuò)孔壓力30 MPa，噴嘴移動(dòng)速度為15 cm/min，轉(zhuǎn)速為10 r/min。將鉆桿從套管中貫入直至噴嘴到達(dá)擴(kuò)大頭位置，高壓噴射擴(kuò)孔的水泥強(qiáng)度等級(jí)為P.O 42.5，水泥漿液的水灰比宜為1.20。

（1）高壓水噴射擴(kuò)孔：將高壓泵接至清水池，開啟高壓泵至設(shè)計(jì)壓力，開動(dòng)擴(kuò)大頭錨桿鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)并上下移動(dòng)噴管進(jìn)行高壓噴射擴(kuò)孔，上下往返擴(kuò)孔2遍，擴(kuò)孔時(shí)間40 min。水?dāng)U施工中應(yīng)密切注意表壓及轉(zhuǎn)速，并控制在技術(shù)要求之內(nèi)。

（2）高壓噴射漿液擴(kuò)孔：將高壓泵接至水泥漿池，開動(dòng)擴(kuò)大頭錨桿鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)并上下移動(dòng)噴管進(jìn)行高壓噴射注漿，擴(kuò)孔1遍，擴(kuò)孔時(shí)間20 min。漿擴(kuò)施工中應(yīng)密切注意表壓及轉(zhuǎn)速，并控制在技術(shù)要求之內(nèi)[3]。

4）安放錨桿桿體：高壓噴射注漿完畢后，立即取出鉆桿，從套管中放入錨桿桿體至設(shè)計(jì)深度。注漿管應(yīng)隨桿體一同放入，錨桿桿體插入孔內(nèi)的深度應(yīng)不小于錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，注漿管到孔底的距離不大于300 mm。

5）拔出套管：桿體安放到位后立即拔出套管。

6）注漿：注漿材料采用P.O 42.5級(jí)水泥漿，水灰比0.60，內(nèi)摻2%早強(qiáng)劑。注漿時(shí)每臺(tái)設(shè)備配小型高壓泵1臺(tái)，注漿管采用內(nèi)徑19.05 mm的PE塑料管，注漿壓力保持在1.20～2.00 MPa，當(dāng)孔口溢出漿液時(shí)，即可停止注漿。

7）錨桿檢測(cè)驗(yàn)收：按錨桿總量的5%進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收抗拔力為600 kN，驗(yàn)收錨桿的最大位移量為125.24 mm，符合設(shè)計(jì)要求。

4 基坑監(jiān)測(cè)和錨桿的拆芯回收

根據(jù)基坑監(jiān)測(cè)情況，基坑支護(hù)過程中的最大位移變形8.07 mm，對(duì)應(yīng)的錨桿錨具處的位移為7.01 m，非常有效地控制了基坑的位移變形，達(dá)到預(yù)期控制支護(hù)體變形、保護(hù)鄰近建筑物的目的。

在主體結(jié)構(gòu)施工過程中，負(fù)1層樓板處傳力帶施工完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始拆芯回收錨桿，在拆除過程中，負(fù)1層主體結(jié)構(gòu)施工同步進(jìn)行。

5 結(jié)語

壓應(yīng)力分散型擴(kuò)大頭合頁夾式可拆芯錨桿具有承載力高、穩(wěn)定性好、施工結(jié)束后不留障礙物等顯著優(yōu)點(diǎn)，與鋼筋混凝土內(nèi)支撐相比，其造價(jià)更低、工期更短、位移控制更好、環(huán)境影響更小。本工程通過使用壓應(yīng)力分散型擴(kuò)大頭合頁夾式可拆芯錨桿，有效地控制了基坑的變形，將對(duì)環(huán)境的影響降到最低，保證了基坑鄰近商場(chǎng)的正常運(yùn)營(yíng)和周邊保護(hù)性建筑的安全。