樁錨支護(hù)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用與控制研究

張 永 俊

(山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013)

?

樁錨支護(hù)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用與控制研究

張 永 俊

(山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013)

介紹了樁錨支護(hù)的技術(shù)原理，分析了樁錨支護(hù)技術(shù)中易出現(xiàn)的問(wèn)題，從降水作業(yè)、鋼筋混凝土支護(hù)樁、錨索施工等方面，論述了樁錨支護(hù)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用，提出了樁錨支護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向。

樁錨支護(hù)，深基坑，錨索，降水井

1 概述

在高層和超高層建筑施工過(guò)程中，由于建筑物的需要，往往對(duì)于地基開(kāi)挖的基礎(chǔ)較深，這就使得基坑的側(cè)壁很容易發(fā)生滑塌，因此在施工時(shí)必須要對(duì)基坑采取一定的安全支護(hù)技術(shù)措施。而樁錨支護(hù)技術(shù)就是其中很常見(jiàn)的一種，它的基本原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)在基坑側(cè)壁打上一排豎樁，在水平方向利用錨桿防止豎樁倒塌，這樣構(gòu)成的支護(hù)體系就被稱為樁錨支護(hù)。樁錨支護(hù)技術(shù)和其他的支護(hù)技術(shù)或手段相比較，投入成本較低，對(duì)材料和空間的節(jié)省也十分可觀，而且施工難度也相對(duì)較小，施工周期較短，最重要的是安全可靠性較高，因此在深基坑的支護(hù)中，一般作為首選。隨著樁錨支護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，目前出現(xiàn)很多具有革新意義的技術(shù)和工藝，更大程度的提升了這一技術(shù)的支護(hù)能力。

2 樁錨支護(hù)技術(shù)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 外部因素影響設(shè)備性能

受外部環(huán)境的影響，樁錨設(shè)備的支護(hù)力和使用壽命會(huì)被縮減，首先是基坑中的水離子會(huì)對(duì)設(shè)備，特別是錨桿的桿體進(jìn)行腐蝕，使其水平支護(hù)能力受損，其次是基坑的側(cè)壁土層發(fā)生變形時(shí)，出現(xiàn)的負(fù)摩擦阻力就會(huì)使得樁錨松弛，繼而減低支護(hù)能力。

2.2 設(shè)計(jì)和計(jì)算不夠精確

由于在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于環(huán)境的考慮不周和計(jì)算不夠精確，使得樁錨對(duì)于荷載的能力不足，產(chǎn)生很大的隱患。另一方面，在施工的過(guò)程中，建筑施工沒(méi)有按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，臨時(shí)的結(jié)構(gòu)變動(dòng)加大了受力負(fù)擔(dān)，也很容易使樁錨受到破壞。即使在施工完成之后建筑使用者的不良行為也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。

2.3 設(shè)備和技術(shù)缺乏創(chuàng)新

由于建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于樁錨的支護(hù)能力要求也在不斷的提高，但是就目前的狀況來(lái)看，無(wú)論是材料、施工工藝和技術(shù)，還是相應(yīng)的輔助軟件開(kāi)發(fā)上，更新的速度都十分緩慢，缺乏科技創(chuàng)新能力，已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。

3 樁錨支護(hù)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用

3.1 降水作業(yè)

為保證基坑開(kāi)挖的順利進(jìn)行，減少地下水對(duì)基坑施工的影響，合理布置一定數(shù)量的井點(diǎn)降水井，根據(jù)地下水的滲透系數(shù)和降水深度確定采用降水方法，輕型井點(diǎn)降水和噴射井點(diǎn)降水的降水深度一般為6 m～12 m，管井降水井適用降水深度在20 m以上，地下水滲透量較大的條件，在開(kāi)挖前施工完，并及時(shí)下泵降水。布置井點(diǎn)按照地勘報(bào)告和實(shí)際參數(shù)進(jìn)行，保證降水效果，根據(jù)周圍環(huán)境和地下管網(wǎng)及建筑物的情況，增加一定數(shù)量的回灌井保證地下水的平衡，防止過(guò)度降水造成基坑周邊不均勻沉降和開(kāi)裂，通過(guò)觀察井控制水位變化。

3.2 鋼筋混凝土支護(hù)樁施工

樁孔施工根據(jù)不同的地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)條件及施工機(jī)械和鉆孔深度分別采用人工挖孔、長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔、潛水鉆機(jī)成孔、沖擊鉆機(jī)成孔、回旋鉆機(jī)成孔等，樁位沿基坑周邊按設(shè)計(jì)間距均布，采取隔樁施工，宜在灌注混凝土24 h后進(jìn)行臨樁灌注施工。成孔結(jié)束后，利用灌漿架及吊車進(jìn)行商品混凝土成樁澆筑。

3.3 樁頂冠梁支撐施工

為了保證支護(hù)樁的整體穩(wěn)定性和剛度，沿樁頂設(shè)置一道鋼筋混凝土冠梁，在應(yīng)力集中部位處(陽(yáng)角或陰角)增加部分支撐，形成一個(gè)完整的、全方位的支護(hù)體系，維持基坑在土方開(kāi)挖和土體應(yīng)力釋放后基坑外側(cè)土體對(duì)基坑的側(cè)向壓力，保證基坑的變形在安全范圍內(nèi)。

3.4 錨索施工

錨索施工中與降水井協(xié)調(diào)施工，避免土釘和錨索位置與降水井位置出現(xiàn)沖突，同時(shí)采取措施避免土釘和錨索的漿液進(jìn)入降水井的濾料內(nèi)，保證降水井的正常使用。

工藝流程：放線定位→鉆機(jī)調(diào)整就位→成孔→清孔→安裝錨索定位→封孔→后臺(tái)注水泥漿→劈裂注漿→錨索預(yù)應(yīng)力張拉→鋼橫梁→錨頭鎖定。

鉆孔采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行施工，根據(jù)地質(zhì)情況和土體的特性在成孔時(shí)控制好鉆進(jìn)速度，保證成孔質(zhì)量。成孔傾斜角允許偏差5%，錨孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，立即清孔并按要求安裝錨索和注漿，錨索安裝前做好防銹防腐處理，自由段錨索涂防腐劑，外套聚乙烯塑料套管內(nèi)注油脂隔離防護(hù)，張拉段錨索也涂防腐劑。錨索采用跟管鉆進(jìn)，隔行跳打措施，以減少對(duì)周邊建筑物的影響。當(dāng)孔內(nèi)水泥漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后方可進(jìn)行張拉，張拉中對(duì)錨索伸長(zhǎng)及受力作好記錄，當(dāng)伸長(zhǎng)量和拉力變化異常時(shí)停止張拉，查明原因再進(jìn)行。錨索張拉和鎖定后發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時(shí)應(yīng)進(jìn)行張拉補(bǔ)償。錨索緊固頭采用OVM-15系列錨具與腰梁連接。錨索與支護(hù)樁位置關(guān)系圖見(jiàn)圖1，錨索接頭見(jiàn)圖2。

4 樁錨支護(hù)的最新發(fā)展

4.1 新材料應(yīng)用及推廣

樁錨支護(hù)技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的演變，尤其在當(dāng)今國(guó)家提倡快速發(fā)展城市地下綜合管廊工程，深基坑支護(hù)技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，新技術(shù)、新工藝、新材料廣泛的應(yīng)用在深基坑領(lǐng)域，科技的發(fā)展為其提供了更加可靠的技術(shù)保障，工業(yè)化、可回收、低成本成為一種發(fā)展趨勢(shì)。比如具有再生能力的高性能陶瓷材料，具有更高強(qiáng)度和韌度的復(fù)合型鋼材，能夠減少腐蝕作用的聚氨酯防水涂料，混凝土構(gòu)件粘貼碳纖維等等，這些新型材料的應(yīng)用，使得樁錨支護(hù)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用更加成熟，使得人類能夠更好更安全充分利用地下空間提供可靠的保障。

4.2 多元化設(shè)計(jì)軟件的運(yùn)用

地下工程有諸多不可預(yù)見(jiàn)的東西，為了預(yù)防在實(shí)際施工中出現(xiàn)突發(fā)事件，通過(guò)一系列高科技設(shè)備和計(jì)算程序?qū)Σ煌刭|(zhì)條件下的受力和應(yīng)變進(jìn)行分析研究，通過(guò)模擬試驗(yàn)，計(jì)算出各種技術(shù)參數(shù)，然后利用BIM三維建模技術(shù)進(jìn)行演示，實(shí)現(xiàn)可操作性。

4.3 精密的數(shù)據(jù)監(jiān)控儀器

目前在建筑行業(yè)，建筑設(shè)備管理自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)的應(yīng)用為工程的監(jiān)控和管理提供了良好的技術(shù)支撐，尤其在地下深基坑施工中顯得尤為重要和關(guān)鍵，通過(guò)對(duì)土體結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測(cè)，針對(duì)性的進(jìn)行預(yù)防和采取措施，幫助工作人員對(duì)樁錨支護(hù)的性能進(jìn)行分析，更好的做好質(zhì)量的控制。

5 基坑監(jiān)測(cè)實(shí)施

監(jiān)測(cè)工作為基坑信息化施工提供各種參數(shù)，基坑施工總是從點(diǎn)到面，從上到下分工況局部實(shí)施。基坑工程監(jiān)測(cè)不僅即時(shí)反映出開(kāi)挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形狀況，還可以根據(jù)由局部和前一工況的開(kāi)挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形實(shí)測(cè)值與預(yù)估值的分析，驗(yàn)證原設(shè)計(jì)和施工方案正確性，同時(shí)可對(duì)基坑開(kāi)挖到下一個(gè)施工工況時(shí)的受力和變形的數(shù)值和趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)變形實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)時(shí)采用的值進(jìn)行比較，必要時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案和施工工藝進(jìn)行修正。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著樁錨技術(shù)的不斷完善，在深基坑施工中凸顯優(yōu)勢(shì)，減少了大量水平支撐的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了施工工序和降低了施工成本，避免了在施工期間拆撐和倒撐發(fā)生的工期延長(zhǎng)和費(fèi)用增加，保證施工作業(yè)空間。與基坑開(kāi)挖進(jìn)度同步進(jìn)行、同步完成，具有很好的使用和推廣的價(jià)值。而且就性價(jià)比來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在進(jìn)行深基坑的施工時(shí)，要預(yù)先考慮樁錨支護(hù)技術(shù)，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作，做好事前的設(shè)計(jì)和計(jì)算，詳盡的考慮各項(xiàng)影響要素。同時(shí)，要運(yùn)用新的材料和施工工藝，重視設(shè)計(jì)軟件的作用，應(yīng)用精密的監(jiān)控設(shè)備，防范風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，更好的保障質(zhì)量。

Study on application and control of the pile-anchor supporting technology in deep foundation

Zhang Yongjun

(Shanxi2ndConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

The paper introduces pile-anchor supporting technology principles, analyzes problems easily occurring in pile-anchor supporting technology, discusses the application of pile-anchor supporting technology in deep foundation from aspects of precipitation well operation, steel reinforced concrete supporting pile, and anchor cable construction, and finally puts forward the development tendency of pile-anchor supporting technology.

pile-anchor supporting, deep foundation, anchor cable, precipitation well

1009-6825(2016)13-0079-02

2016-02-28

張永俊(1973- )，男，工程師

TU463

A