深基坑工程樁錨支護(hù)技術(shù)應(yīng)用及監(jiān)測(cè)分析

蔡振杰

（福建嘉康建設(shè)工程有限公司， 福建 龍巖 364000）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)，城市土地集約化程度不斷提高，建筑基坑周圍構(gòu)建物、道路、管線等環(huán)境復(fù)雜，要求建筑深基坑加強(qiáng)支護(hù)，預(yù)防和控制基坑沉降變形對(duì)周圍構(gòu)建物的影響，保障建筑深基坑安全。在基坑支護(hù)方案選擇中，應(yīng)綜合考慮施工技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)性、可行性、安全性，并加強(qiáng)基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)，預(yù)防和控制基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。本文結(jié)合東風(fēng)鳳凰城赤峰苑基坑支護(hù)工程項(xiàng)目，深入研究鉆孔灌注樁復(fù)合錨桿掛網(wǎng)施工技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用，以期為建筑工程基坑支護(hù)施工提供有益參考。

1 工程概況

本工程為東風(fēng)鳳凰城赤鳳苑基坑支護(hù)工程，位于武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，臨近城市道路，場(chǎng)地原狀為住宅和菜地。根據(jù)工程設(shè)計(jì)，本工程建筑用地面積為14792.7m2，總用地面積為27056.0m2，總建筑面積為134752m2，地下建筑面積為38600m2，地上建筑面積為96152m2，25 層和28 層建筑各1棟，地下3 層，地下1 層高度為7.6m，地下2 層高度為5.0m，地下3 層高度為4.5m。

本工程基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，基坑面積為201.8×67.73m。基坑深度為18.6m，局部深度達(dá)20.0m。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，建筑抗震設(shè)防烈度為乙類，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度為8 度。根據(jù)巖土勘察報(bào)告，場(chǎng)地為平原地貌，場(chǎng)地及周邊影響范圍內(nèi)無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)，樁基持力層為砂巖層，基礎(chǔ)承載力特征值為350kPa。

2 施工難點(diǎn)及對(duì)策

2.1 施工環(huán)境較為復(fù)雜

本工程周圍緊鄰城市道路，建筑物結(jié)構(gòu)外輪廓線與紅線距離僅為3.13m，施工場(chǎng)地狹小，周圍環(huán)境較為復(fù)雜，基坑施工對(duì)周圍既有建筑、構(gòu)建物造成一定的影響。基坑開挖深度和規(guī)模較大；工期緊，對(duì)基坑施工安全和施工質(zhì)量要求高。針對(duì)該問題，經(jīng)專家組討論研究，本工程對(duì)比分析了地下連續(xù)墻支護(hù)方案、復(fù)合土釘支護(hù)方案和樁錨支護(hù)方案技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性，地下連續(xù)墻方案造價(jià)較高，土釘墻方案在深基坑工程中支護(hù)效果不佳且危險(xiǎn)系數(shù)較高，經(jīng)專家組討論研究，本工程最終確定采用樁錨支護(hù)方案，

2.2 地下水降水難度大

本工程地下水主要賦存于卵石層中，地下水位為-10.0m，15m 以上的深基坑必須穿過卵石層后穿過不透水砂巖層，施工場(chǎng)地地下水豐富，卵石層裂隙水含量較大，給基坑支護(hù)施工造成一定的困難。為解決該問題，本工程采用“降水+止水”技術(shù)方案，即在管井降水的同時(shí)，在相鄰兩根支護(hù)樁之間設(shè)置一根素混凝土止水樁止水，抽取地下水經(jīng)三級(jí)過濾后排入市政管網(wǎng)。

3 樁錨支護(hù)方案設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 樁錨支護(hù)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本工程基坑支護(hù)采用排樁錨桿支護(hù)方案，排樁樁徑為1000mm，混凝土強(qiáng)度為C30，樁間距為1800mm，縱筋采用HRB400鋼筋，箍筋采用HRB355 鋼筋，樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，冠梁混凝土強(qiáng)度為C30，樁身設(shè)三道槽鋼橫梁。 錨索孔徑為1000mm，錨孔傾角為15°，基坑坑壁掛網(wǎng)采用雙向 6.5mm@250mm×250mm 鋼筋網(wǎng)，加強(qiáng)筋采用 14mm鋼筋，水平向通長(zhǎng)布設(shè)，噴射混凝土厚度為80mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。

3.2 支護(hù)樁及素混凝土施工

本工程中，支護(hù)樁及素混凝土樁采用旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)進(jìn)行支護(hù)樁施工。施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）測(cè)量定位。根據(jù)工程設(shè)計(jì)，由測(cè)量人員在施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放出支護(hù)樁中心樁位，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后使用并落實(shí)樁位保護(hù)措施，防止施工過程中因保護(hù)不當(dāng)造成樁位偏差。

（2）護(hù)筒埋設(shè)。本工程護(hù)筒采用4mm 厚鋼板加工制作而成，護(hù)筒直徑較樁徑大200mm，護(hù)筒長(zhǎng)度為4m，可滿足土方分層開挖要求。護(hù)筒上部不設(shè)置溢水口，采用泥漿泵將泥漿抽至泥漿池中。護(hù)筒埋設(shè)前，采用人工挖孔方式開挖至3.0m 深度以下，埋設(shè)護(hù)筒，并確保護(hù)筒中心與樁中心偏差控制在20mm 以內(nèi)，垂直度偏差應(yīng)小于1%。護(hù)筒高出地面基準(zhǔn)標(biāo)高300mm，防止地表水灌入護(hù)筒。護(hù)筒埋設(shè)完成后，為避免護(hù)筒發(fā)生沉降、傾斜、位移等問題，及時(shí)回填并夯實(shí)護(hù)筒外側(cè)土方。

（3）鉆機(jī)就位。樁機(jī)就位前，嚴(yán)格按要求固定、保護(hù)護(hù)筒，避免樁機(jī)就位影響樁孔準(zhǔn)確性。同時(shí)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地整平夯實(shí)處理，防止因基礎(chǔ)承載力不足導(dǎo)致樁機(jī)傾斜，確保鉆桿豎直。鉆機(jī)就位后，加強(qiáng)鉆機(jī)垂直度、平整度測(cè)量，樁位偏差應(yīng)控制在50mm 以內(nèi)，垂直度偏差小于1%。

（4）泥漿制備。本工程中，采用膨潤(rùn)土制備泥漿，泥漿pH 值控制在8～10 范圍內(nèi)，泥漿比重控制1.1～1.5 范圍內(nèi)，含砂率控制在2%以內(nèi)，泥漿黏度控制在17～20s。并根據(jù)各土層特點(diǎn)合理調(diào)整泥漿比重，加強(qiáng)泥漿過濾和沉淀，確保泥漿護(hù)壁性能。

（5）鋼筋籠加工。本工程中，鋼筋籠嚴(yán)格按工程設(shè)計(jì)要求進(jìn)行綁扎，螺旋箍筋采用卷揚(yáng)機(jī)調(diào)直、除銹。接頭按工程設(shè)計(jì)要求加工為彎鉤，并采用對(duì)稱焊接搭接連接，鋼筋籠焊接質(zhì)量應(yīng)符合三級(jí)焊接標(biāo)準(zhǔn)，無空焊、虛焊、漏焊、夾渣等問題[1]。

（6）旋挖鉆進(jìn)。本工程鉆孔施工采用間隔鉆孔施工方式，成孔后且混凝土初凝后施工相鄰支護(hù)樁。旋挖鉆進(jìn)時(shí)，慢速鉆進(jìn)，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，待鉆進(jìn)至一定深度且護(hù)壁泥皮形成后全速鉆進(jìn)，避免孔內(nèi)泥皮坍塌。同時(shí)，鉆孔過程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況合理控制進(jìn)尺速度，由硬質(zhì)地質(zhì)向軟質(zhì)地層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度，反之則應(yīng)減慢鉆進(jìn)速度。

（7）成孔。本工程采用正循環(huán)換漿施工方式，鉆孔后經(jīng)檢查成孔質(zhì)量方可驗(yàn)收成孔。成孔質(zhì)量檢應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)要求。樁孔成孔后，通過清孔及時(shí)清除孔內(nèi)沉渣，確保孔底沉渣小于100mm，并加強(qiáng)成孔質(zhì)量檢查。

（8）吊放鋼筋籠。采用28t 吊車吊放鋼筋籠至樁孔。鋼筋籠吊裝時(shí)應(yīng)結(jié)合鋼筋籠長(zhǎng)度確定吊點(diǎn)位置，采用φ14 螺紋鋼筋制作并焊接兩道加強(qiáng)筋，吊點(diǎn)設(shè)置在加強(qiáng)筋位置，鋼筋籠吊裝時(shí)，借助人工牽引方式調(diào)直鋼筋籠。鋼筋籠吊裝時(shí)，每隔2m 設(shè)置一道保護(hù)層墊塊，防止鋼筋籠與護(hù)壁泥漿碰撞影響成樁質(zhì)量。吊放至孔內(nèi)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)鋼筋籠吊放深度測(cè)量和檢測(cè)，如孔內(nèi)沉渣厚度較大，應(yīng)及時(shí)借助泵吸清孔方法降低沉渣厚度。

（9）導(dǎo)管安裝。采用250mm 導(dǎo)管灌注混凝土。導(dǎo)管安裝前必須經(jīng)密封性檢查，檢測(cè)壓力為0.6～1.0MPa，經(jīng)檢查無誤后方可安裝。導(dǎo)管下口至孔底距離為400mm，至混凝土界面為1.5m，隨界面升高逐步提升導(dǎo)管，導(dǎo)管提升時(shí)，應(yīng)保持導(dǎo)管垂直度并處于樁孔中心位置。當(dāng)導(dǎo)管法蘭與卡住鋼筋籠時(shí)，應(yīng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管，待其脫離導(dǎo)管骨架后移至樁孔中心位置。導(dǎo)管提升并拆除時(shí)，防止螺栓、膠墊掉入樁孔中。拆除后的導(dǎo)管及時(shí)清理干凈備用。

（10）混凝土灌注。混凝土澆筑前，應(yīng)加強(qiáng)孔底沉渣厚度檢測(cè)，孔底沉渣厚度應(yīng)控制在100mm 以內(nèi)。遇孔底沉渣厚度大于100mm 時(shí)，通過二次清孔減少孔底沉渣厚度。混凝土灌注時(shí)，應(yīng)連續(xù)灌注至樁頂300mm 以上，不得無故中斷灌注。

3.3 錨桿施工技術(shù)要點(diǎn)

本工程錨桿隨土方開挖隨進(jìn)行鉆孔和錨桿施工，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值95%后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

（1）土方開挖。土方開挖時(shí)，先沿基坑內(nèi)側(cè)開挖出12m 寬凹槽，深度為錨桿以下500mm，以滿足鉆孔和錨桿安裝要求，形成錨桿施工工作面。

（2）錨桿鉆孔。根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，沿基坑支護(hù)樁定出基坑邊坡標(biāo)高控制線，并使用油漆做好相應(yīng)標(biāo)記。本工程采用在潛鉆成孔方法鉆孔，利用風(fēng)動(dòng)沖擊式潛孔沖擊器成孔。鉆孔時(shí)，鉆機(jī)平穩(wěn)鉆進(jìn)，鉆孔傾角與基坑基準(zhǔn)呈15°傾角，偏斜度應(yīng)控制在5%以內(nèi)。采用套管跟進(jìn)方式進(jìn)行成孔保護(hù)，每節(jié)套管長(zhǎng)度2m，采用螺紋方式連接。鉆進(jìn)深度大于設(shè)計(jì)深度0.2～0.5m，以降低孔底沉渣對(duì)錨桿深度的影響。

（3）錨孔壓漿。錨孔成孔后，拔出鉆桿，植入預(yù)應(yīng)力筋后借助套管進(jìn)行壓漿。壓漿時(shí)，先向外拔出幾節(jié)套管，依次拔出套管和注漿。直至套管全部拔出。本工程采用二次注漿法進(jìn)行錨孔壓漿。第1 次注漿壓力控制在0.4～0.5MPa 范圍內(nèi)，間隔4～5h 后二次注漿，注漿壓力為2.5～5.0MPa，直至錨孔泛漿后穩(wěn)壓15min，確保混凝土砂漿灌入樁孔縫隙內(nèi)，增強(qiáng)樁孔徑向壓力和摩阻力。第2 次注漿時(shí)，注漿管前端應(yīng)做成花管狀，在注漿管前端交叉鉆孔，孔徑為8mm。

（4）腰梁安裝。本工程中，采用25a 型槽鋼制作腰梁，按豎向?qū)ΨQ布置。腰梁在錨鎖注漿完成7d 后開始安卓，先沿基坑邊使用Φ48 鋼管搭設(shè)腰梁支架，支架高度低于錨索高度100mm，在腰梁支架上完成腰梁拼裝。上下槽鋼之間墊100mm 厚墊塊，按2.5～3m 間隔布設(shè)。

（5）錨索張拉與鎖定。本工程中，待錨孔混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后開始張拉，采用液壓千斤頂張拉方式，通過緩慢升高千斤頂提高張拉應(yīng)力。張拉應(yīng)分級(jí)加荷，張拉程序?yàn)椋?→20%σcon（持荷 5min）→σcon→卸荷至零。各階段張拉持荷時(shí)間為5min，嚴(yán)禁一次加荷至鎖定荷載。

4 基坑支護(hù)變形監(jiān)測(cè)

由于本工程基坑開挖深度達(dá)20m，屬一級(jí)基坑，對(duì)周圍構(gòu)建物、道路結(jié)構(gòu)安全影響較大，為降低基坑施工對(duì)構(gòu)建物和道路的影響，本工程加強(qiáng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測(cè)和豎向位移監(jiān)測(cè)、周圍道路沉降監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)和裂縫監(jiān)測(cè)，安排專業(yè)測(cè)量人員定期監(jiān)測(cè)、記錄基坑和周圍構(gòu)建物沉降變形情況。

4.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和豎向位移監(jiān)測(cè)

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在基坑中部和陽角處，水平和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)為共同點(diǎn)，在基坑40m 外邊坡延長(zhǎng)線上設(shè)置工作基準(zhǔn)點(diǎn)，以水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)基坑沉降和水平位移情況。土方開挖期間監(jiān)測(cè)頻率為1 次/d，底板澆筑期間1 次/7d。如發(fā)現(xiàn)基坑位移量較大或突發(fā)情況時(shí)，增加監(jiān)測(cè)次數(shù)[2]。

4.2 周圍構(gòu)建物監(jiān)測(cè)

本工程周圍構(gòu)建物主要為臨近道路。測(cè)量人員在基坑外120m 布設(shè)三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，使用φ16mm 打入土層中并澆筑混凝土加固，根據(jù)基坑縱向、橫向方向沿道路邊線間隔10～20m 設(shè)置通視測(cè)點(diǎn)，豎向測(cè)點(diǎn)按基坑對(duì)稱布設(shè)。基坑施工前，測(cè)量、復(fù)核觀測(cè)點(diǎn)高程數(shù)據(jù)，2 次觀測(cè)值差異應(yīng)控制0.1mm 以內(nèi)。經(jīng)復(fù)核無誤后作為周圍道路沉降、位移基準(zhǔn)值。基坑施工期間監(jiān)測(cè)至少1 次/d，混凝土筏板基礎(chǔ)澆筑完成后，按1 次/3d 頻率監(jiān)測(cè)[3]。在監(jiān)測(cè)過程中，如發(fā)現(xiàn)周圍道路異常沉降、變形等問題時(shí)，應(yīng)向項(xiàng)目組、監(jiān)理單位匯報(bào)并制定相應(yīng)措施后方可繼續(xù)施工。

經(jīng)跟蹤監(jiān)測(cè)，施工期間未發(fā)現(xiàn)異常沉降問題，基坑累計(jì)沉降數(shù)據(jù)和變化速率均控制在《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 311—2013）要求。

表1 基坑和周圍道路監(jiān)測(cè)控制

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，基坑支護(hù)沉降、變形控制良好，周圍道路沉降和位移均允許值范圍內(nèi)，道路未發(fā)現(xiàn)顯著裂隙情況，表明本工程基坑支護(hù)效果良好，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

5 結(jié)語

在臨近道路深基坑工程中，由于基坑開挖深度較大，支護(hù)方案選擇需綜合考慮其經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性和施工安全性，經(jīng)專家組研究討論后合理確定基坑支護(hù)技術(shù)方案。在基坑施工中，施工單位應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)樁和錨索施工關(guān)鍵工序質(zhì)量控制，并加強(qiáng)施工過程監(jiān)測(cè)和分析，在確保施工質(zhì)量的前提下，提高施工效率，保證建筑工程項(xiàng)目施工的順利開展。