地基支護錨索施工中的要點控制分析

李軍平（北京市地質勘察技術院，北京 100011）

錨索技術，就是將鋼絞線的一端與鉆孔相連，另一端深入土層中，和孔內的注漿物體，組成受拉的桿體。通常情況下，為提升建筑物的穩定性，往往應用錨索技術，可以很好地承受水土壓力和風荷載產生的拉力。早在1960年，我國就已經開始在建筑工程的基坑邊坡支護方面應用錨索技術，為進一步提升錨索技術的效果，本文對錨索施工的要點控制進行探析。

1 工程概況

某項目西鄰規劃道路，東、北鄰已建道路，南鄰空地，地勢較為平坦。項目總建筑面積為72375.7m2。項目包括：1#廠房，共11層，建筑總高度55.8m；2#廠房，共11層，建筑總高度55.8m；3#宿舍樓，地下1層（面積462m2、開挖深度4.15m），地上16層，建筑總高度為61.5m。

深基坑支護工程形式采用“樁錨”式。基坑開挖深度為3.80m～4.00m，基坑安全等級定為二級，支護結構安全使用年限為一年。樁身混凝土采用C30混凝土（水下混凝土），冠梁混凝土采用C30混凝土。為滿足地下室底板、承臺及排水溝等的要求，本設計中，從地下室的外墻邊線部分，后退1.5m，當作基坑項目的挖掘作業坡底線，其周長數據為99.8m。

2 方案設計

2.1 方案思路

本項目在編制施工組織設計方案中，曾提出過基坑支護采用鋼槽鋼板樁支撐體系施工，鋼槽鋼板樁適用于較淺的基坑或溝槽，成本低，重復利用率高。但是，這種圍護結構抗彎能力不強，支護剛度不夠大，開挖作業之后，會出現變形問題，需要重新考慮其他的支撐體系方案。

本項目在考慮深基坑支護施工方案過程中，同時提出鉆孔灌注樁圍護體系混凝土支撐施工方案，選用灌注樁樁徑0.8m邊坡支護，混凝土支撐施工滿足基坑支護要求。鉆孔灌注樁圍護體系混凝土支撐的主要優點是支撐結構穩定性好，剛度大，不容易變形。但是，這種方案一般情況比較適合坑深在7m～15m的項目，成本太大，經濟效益不理想。

因此，結合其他房屋建筑基坑工程施工經驗，提出采用“樁錨”式支撐體系施工方案。具體采用旋挖鉆孔灌注樁邊坡支護，混凝土冠梁連接，高強鋼絞線預應力錨索錨固，掛網噴射混凝土。

2.2 方案說明

支護排樁的旋挖鉆孔，其灌注樁的樁直徑為0.8m，樁與樁之間的距離控制為1.2m，樁長為9.0m，樁的頂部需要超灌0.5m，一共需要86根樁。施工前將場地平整至設計高程作為打樁平臺，隔樁跳打。

預應力錨索采用3×7Φ5，材料為1860MPa高強鋼絞線，延伸率≥3.5%。錨索采用專用錨桿機成孔，鉆孔施工孔徑150mm，插入角度為30°，預應力錨索成孔，其孔直徑需超過150mm。冠梁使用C30混凝土，尺寸為0.8m×0.6m。

基坑土方開挖時采用分層、分段挖土、對稱開挖，每層挖土厚度不超過2m，最后預留0.3m通過人工挖土至設計標高。每層開挖完成后，進行掛網噴射C20混凝土。

3 基坑支護驗算

基坑支護安全穩定性驗算見表1。

表1 安全穩定性驗算

4 “樁錨”式支撐體系施工

4.1 旋挖灌注樁施工

4.1.1 埋設鋼護筒

由于項目填土厚度比較深，為防止塌孔或縮徑，在鉆孔作業之前，需要埋設鋼護筒的部分。鋼護筒的壁厚為10mm，護筒定位完成后，使用樁位的中心當作圓點，依據護筒的半徑，在土上找到護筒需要安置處，護筒安置之后，增加壓力，將護筒埋進約50cm左右，護筒的上部，需要超出地面約0.4m～0.6m，筒位與孔心的距離，誤差不能超過50mm。

4.1.2 鉆孔成孔

鉆孔前，先布置牢固穩定的鉆孔灌注樁工作平臺。鉆孔采用型號為SR235-C10旋挖鉆機鉆孔，使用塑性參數超過15的紅黏土（確保其品質優秀）、膨潤土以及相關的外加劑，構成泥漿的護壁。成孔過程中，嚴格控制孔壁的穩定性及其鉆孔的垂直度，樁位的誤差需要控制在3cm以內，樁身的垂直度誤差需要控制在0.3%以內。護筒的內部泥漿，其頂面需要一直超過筒外的水位，且在地下水位1.0m以上。

4.1.3 下鋼筋骨架及導管

鋼筋籠加工過程中，樁頭破除高度范圍內（0.5m）對每根主筋套入隔離套管，并用扎帶固定穩固，以此保障樁頭鋼筋和混凝土之間不會出現粘結，并且保持一定的空間。鋼筋籠的吊裝，使用15t的車輛，加裝起重機實施吊裝作業，放置的時候，應確保骨架的垂直，并且防止區域無誤、固定堅實，避免由于骨架的偏差，出現灌注水下混凝土的環節出現上浮的問題。

灌注水下混凝土采用內徑為250mm的鋼導管，采用螺旋式連接。在灌注混凝土前要核算導管的整體長度，應該符合樁孔底到導管底部的距離為40cm。導管的吊裝作業，需要按照編號，采用吊車吊裝。灌注混凝土的前期，采用導管的正循環，實施二次的清孔作業，泥漿的比重滿足JTG/T3650—2020《公路橋涵施工技術規范》標準要求，滿足標準之后，才能夠實施水下混凝土的灌注。

4.1.4 灌注水下混凝土

第一批混凝土灌注環節，首先需要核算料斗的儲量，以及灌注混凝土的詳細數據，確保第一批混凝土順利灌注，且導管的深度超過1m才行。灌注過程中，導管在混凝土中的深度需要控制在2m～6m，并進行實時觀察，并且做好記錄，包括導管埋深、混凝土面層高度以及灌注混凝土的其他具體數據。每根樁的混凝土全部灌筑之后，樁頂部的混凝土，其高度必須大于設計的樁頂0.5m左右。

4.1.5 破除樁頭

樁頭采用環切法破樁頭。基坑開挖至樁頭破除高度，將樁頭的混凝土實施環切作業，再沿著環切的地方，插入鋼楔塊，讓樁頭和樁身分開。采用吊機將樁頭總體吊起，把樁頭移走。

4.2 錨索施工

4.2.1 鉆孔

實施鉆孔作業之前，使用全站儀設備，找出孔的位置，作好相關的標號。使用MDL-150D錨桿鉆機設備，實施鉆孔，按照傾角30°進行成孔作業，孔的深度需要大于設計長度0.5m左右，傾斜角度誤差需要控制在3%之內。

4.2.2 安放錨索

預應力錨索采用先插錨索后注漿的施工方法，先清整編束場地，然后搭設編束平臺。在錨束上每隔1.5m安裝定位托架，以保證鋼絞線與注漿混凝土的握裹力。下束過程采用人力推送方式入孔。

4.2.3 注漿

注漿前用水濕潤管路。注漿分成兩次作業，首次是常壓的注漿作業，使用注漿泵設備，將水灰比控制在0.50～0.60的水泥漿液灌入孔中，注漿環節中需要確保流量的水平，必須不間斷地注完；二次的注漿作業是高壓注漿，注漿的壓力控制在2MPa左右。

4.2.4 冠梁施工

冠梁混凝土施工前，先挖除周邊土方，破除排樁樁頭，隨后綁扎、固定鋼筋網和植筋。孔口的管與鋼墊板需要提前連接為一體，兩者的中間，其重合的位置需要保持垂直。孔口的管放進錨孔內，深度需要超過20cm。模板與底模的支架裝置環節，需要確保強度、剛度以及穩定性符合標準。混凝土使用商品混凝土，采用U槽進行入倉，使用震動棒設備進行搗實。混凝土的強度達到75%之后，將底膜拆下，進行灑水養護作業。

4.2.5 錨索張拉

錨索張拉采用整體張拉法張拉，張拉時冠梁混凝土的強度需要達到設計強度的80%。首先使用小型的千斤頂，對鋼絞線實施預張拉作業，預拉值是張拉應力的10%左右。束體通過預張拉作業，全部依據設計拉力的1.1倍，實施張拉，再卸荷至鎖定荷載，實施鎖定。分級實施張拉作業，每一級的持荷穩壓，不能小于5min。

4.3 基坑土方開挖與掛網噴射混凝土施工

4.3.1 基坑土方開挖

使用2臺PC200反鏟挖土機設備對基坑的土體進行挖掘，采用分層、分段開挖、對稱開挖方式。開挖分2次完成，每層挖土厚度不超過2.0m，最后預留0.3m，通過小型挖掘機挖土至設計標高。土方開挖土料不得在工程現場堆放，采用4臺15t自卸車設備，運至棄渣場。

4.3.2 基坑降水與排水

為降低基坑在開挖階段降水作業對四周區域的影響，項目采用面層噴混凝土相結合的止水措施，減小坑外水位下降。基坑開挖時，在基坑坡頂設置排水溝；基坑施工完畢后，在坑底設凈空0.3m×0.3m的排水明溝，在基坑拐角處，設置2.0m×2.0m×1.0m（深度）錐形降水坑，在開挖的同時放入污水泵抽水。

4.3.3 掛網噴射混凝土

每一層土體都挖掘完成之后，立即實施掛網噴射混凝土作業。噴射作業需要分段、分片逐步實施，同一分段內，噴射過程需要從下往上，第一次作業30mm之后，掛Φ6.5@200mm×200mm鋼筋網噴射第2層，最終確保噴射總厚度為100mm。噴射終凝2h后，噴水養護7d。

5 支護結構及周邊環境監測方法

5.1 基坑坑頂水平及垂直位移監測方法

灌注樁施工完成后，在放坡坡頂或支護樁頂每隔20m～30m設置1個監測點。當圍護結構（邊坡）頂部水平位移絕對控制累計值超過40mm、相對基坑深度控制值超過0.4%，或者變化速率大于4mm/d的時候需要警報；當圍護結構（邊坡）頂部豎向位移絕對控制累計值超過30mm、相對基坑深度控制值超過0.5%或變化速率超過3mm/d時應報警。

5.2 錨索內力監測方法

錨索內力監測在錨頭埋設監測點，監測點數量為錨索總數的3%。當錨索內力絕對控制累計值超過80%時應報警。

5.3 支護樁深層水平位移監測方法

護樁的深層水平位置移動，其監測的埋設需要在支護樁里面，當支護樁深層水平位移絕對控制累計值超過60mm、相對基坑深度控制值超過0.6%或者變化速率大于4mm/d的時候需要警報。

5.4 周邊建筑物監測方法

四周建筑的總體傾斜程度累積數據為2/1000或者傾斜速度連續3天都超過0.0001H/d的時候，需要警報。當剛性管道（壓力）位移累計值超過20mm或者變化的數據大于2mm/d的時候，需要警報；當剛性管道（非壓力）位移累計值超過30mm或者變化的數據大于2mm/d的時候，需要警報；當柔性管線位移累計值超過30mm或者變化的數據大于4mm/d的時候，需要警報。

5.5 監測結果

基坑沉降觀測累計最大值為3.65mm，基坑的水平位置移動，其觀測的累積數據最大是12.80mm，測斜觀測累計位移最大值為1.12mm，全部沒有大于警報的數據，作業實施階段，基坑圍護體系結構穩定性好、變形小。

6 結語

深基坑支護方式有很多，通過鋼槽鋼板樁支撐體系或者鉆孔灌注樁圍護體系等多種方式的比較，在實際項目運用階段，鉆孔灌注樁圍護體系錨索錨固獲得了顯著的成效，為本項目的深基坑作業提供了可靠的參考，“樁錨”式支撐體系方式具有圍護結構穩定性好、變形小、施工就位迅速、費用低、安全等優點，可為類似房屋建筑、市政或水利工程深基坑支護提供借鑒。