樁錨支護體系在深基坑支護中的設計與應用研究

梁均盛

（廣東蓬江建筑設計院有限公司 廣東 江門 529000）

樁錨支護體系在深基坑支護中的設計與應用研究

梁均盛

（廣東蓬江建筑設計院有限公司 廣東 江門 529000）

樁錨支護體系在深基坑支護施工中的應用，不僅體現出經濟、安全的優勢，同時也發揮了應有的功能和作用。樁錨支護體系就是把受拉桿件的兩端分別牢固在深基坑穩定土層內部和圍護樁相連接的基坑支護系統中。本文分析了樁錨支護體系的應用特征以及在深基坑施工中的應用。

樁錨支護體系；深基坑；支護；設計；施工

前言

現代社會，現代化基礎設施工程建設規模不斷擴大，深基坑工程施工范圍也在急劇拓展，深基坑支護施工較為復雜，容易受到客觀環境因素以及施工技術等因素的影響。要想打造出一個高質量的深基坑施工工程，就要加強深基坑支護的環境管理，提高施工技術，并做好事先的設計、調查、分析等工作，為深基坑支護施工創造有利的主客觀條件。

1　樁錨支護體系的應用范圍與特征

這一支護體系一般用在明挖深基坑工程項目中，這一體系應用的優勢體現在：將其應用于深基坑內部，土方開挖與支撐系統空間干擾較小，特別是在一些地質條件、地形特點、自然環境等相對惡劣、復雜的地區，利用錨索取代內支撐，易于施工操作，同時，也需要達到預應力錨索施工所需要的客觀條件，也就是要確保所設置的錨索系統不與基坑四周的地基、河流、地下管網等發生干擾，四周以及地表上方要確保地質穩定，覆蓋合適厚度的土層。同內支撐比較起來，預應力錨索不會對土方開挖造成過大的空間影響，然而，預應力錨索工程是一項較為復雜的工程項目，需要較長的施工周期，特別是下部土方挖掘屬于長周期、復雜的施工過程。

2　樁錨支護體系應用于深基坑支護施工過程

2.1支護樁施工

深基坑施工過程中，支護樁屬于樁錨支護系統內部的關鍵環節，充當擋土構筑物。在基坑開挖前半個月，就要完成支護樁工程的施工，支護樁施工過程中需控制的主體環節為：樁位、樁的垂直度，這是由于這兩個環節會在很大程度上影響日后預應力錨索、樁錨支護體系等功能與作用的發揮。參照當前我國已有的施工工具特點，來對樁位進行科學控制，可以采用適度外放的方法。例如：道路工程鉆孔樁的施工，可以在工程施工開始前，對工程主體構造鉆孔樁實施外放處理，外放5cm，最終的外放結果表明：不存在侵入界限的樁體，其中樁體的垂直程度是工程施工控制的核心，經過諸多的實驗研究表明：工程施工建設前必須認真檢查鉆機的功能和性質。

2.2預應力錨索施工

2.2.1同土方開挖施工的科學配合

預應力錨索施工同土方開挖施工彼此間要達到有效促進、相互配合的效果，這是因為他們彼此間相互受影響。①基坑的挖掘要為錨索施工創造有利空間。②錨索等強張拉完成后再進行土方挖掘施工。例如：公路車站工程的施工，可以選擇倒梯形施工方法，也就是土方開挖要先從基坑兩端啟動，先挖出錨索施工的工作面，先開展錨索施工，控制等強時間，接下來再實施中間土方的挖掘施工，本著先兩端再中間的原則展開施工，循環往復。

2.2.2錨索孔位的科學安排

錨索鉆孔施工前，要根據設計規定來決定孔位標高，其中要盡量確保一系列錨索分布于同一直線，為后面的腰梁安裝施工做好準備。相反，如果錨索標高參差不齊，彼此間存在較大的差距，就可能造成腰梁無法整體安裝，使錨索整體上的受力不佳。

2.2.3腰梁的加工與安裝

腰梁主要發揮著傳力作用，負責把錨頭的軸拉力傳遞至樁上，主要的力量包括：水平作用力與垂直方向的作用力。通常來說，腰梁能夠選擇工字鋼組合箱型直梁式，通常垂直分力會途徑腰梁托板來作用在組合箱，其生產過程相對簡單、而且便于拆分。

2.2.4預應力張拉施工

通常來說，錨固體的強度要在設計強度的70%，只有達到這一標準才能開展預應力張拉施工。因為只有這樣才能減少相鄰錨索張拉過程中預應力的損失。應該選擇“跳張法”進行預應力張拉施工。在正規的張拉施工開始時，通常可取設計拉力的10～ 20%，錨索預張施工在1～2次左右，確保不同部位之間能夠密切接觸，桿體同土層之間也能緊密貼粘，出現初剪。

張拉過程中，錨索的最終張拉力也要參照最終鎖定值與預應力的損失率來取舍與決定。

3　樁錨支護體系的作用機理分析

3.1樁錨支護體系的傳力過程

3.1.1樁錨支護體系的構造

這一系統的構造大體包括：鉆孔灌注樁、托架、預應力錨索體等等。其中腰梁與托架為鏈接鉆孔灌注樁與預應力錨索體的中間環節。

3.1.2傳力過程分析

具體的傳力的過程主要為壓力的傳遞，來自于坑壁側向土的壓力，經鉆孔灌注樁抵達鋼腰梁，再作用于錨頭，再經預應力鋼絞線，同錨固體之間形成粘結力，錨固體同四周土體之間又形成了摩擦阻力。

3.2預應力錨索的拉拔過程

錨索屬于受拉桿件，憑借拉拔力牢固在土層內部。如果錨固段的錨桿受到外力時，第一步經錨索同四周水泥泥漿的粘結力傳遞至砂漿內，再經砂漿傳遞至四周的土體，由于載荷不斷上升，對應的傳力程度也增加，錨索同水泥砂漿之間的粘結力也會慢慢延伸至錨桿下部分，當錨固段的粘結力達到一定程度時，土體也會隨之移動，進而在土和錨索之間產生了摩擦阻力，成為極限摩擦力，具體的受力過程與傳力過程如圖1。

圖1

3.3錨索抗拔力的影響因素

通常來說土層的強度較低，然而，砂漿強度卻相對較高，土層錨桿孔壁和砂漿之間摩擦所形成的阻力主要同接觸面外層的土層抗剪強度密切相關，其中所涉及的表達公式：

式中：C——錨固處的粘結力，單位為：kPa；

ψ——土層內的摩擦角，單位為：°；

σ——孔壁周邊法向壓應力，單位為：kPa。

從以上關系式能夠分析出各個量之間的關系，其中錨桿的抗剪強度在很大程度上會受到錨桿的影響，由于不同的土質土層都有自己的摩擦角與粘結力參數，所計算的抗剪強度也各不相同。因此，基坑所處地理位置的土質類型、土層特征不同，對應的錨索的抗拔力也就不同。

3.4壓力灌漿與二次壓漿對抗拔的影響

錨索的抗拔力除了受到土層、土質等自然條件因素的影響外，還會受到灌漿壓力、二次壓漿等因素的影響。特別是壓力灌漿會對錨索的抗拔力會產生極大的影響，這是因為灌漿壓力容易導致水泥漿顆粒滲透到四周的土體土層內部，這樣就使得毛固體和土層土體之間產生了巨大的摩擦力，導致錨索的抗拔力上升。經過大量的實驗研究表明：由于灌漿壓力的不斷上升，對應錨桿的承載力也會上升，然而，這種正比例的上升趨勢也并非永無止境，當注漿壓力大于4MPa，抗拔力的上升幅度就有所下降。

3.5加強施工質量控制

基坑支護施工要有一套科學的設計方案，同時也要加強施工質量控制，其中錨索控制是重點，不僅要規劃梳理好基坑四周的環境，縷清地下管線，排除一切影響預應力錨索施工的外界因素，同時也要積極控制基坑邊坡的位移，要確保臨近的建筑物以及其他公共基礎設施等的安全。為了確保施工質量，必須加強施工過程管理，從工程設計、施工、監理到檢測等都要有效配合，從整體上確保工程施工質量。

4　總結

樁錨支護體系的應用同各種因素密切相關，其作用機理也相對復雜。所以，實際的施工過程中必須做好各種影響性因素的控制，促進樁錨功能與作用的有效發揮。

[1]陳曉勇，高廣運，李偉.深基坑支護結構的風險分析[J].地下空間與工程學報，2009.

[2]程良奎，李象范.巖土錨固、土釘、噴射混凝土-原理、設計與應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

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2015-10-3