樁錨式深基坑支護技術在房屋建筑施工中的應用

劉磊

摘要：近年來，在國內外經濟高速發展的推動作用之下，我國的城市建設規模愈來愈大，一座座高樓拔地而起，建筑基坑正在向更深、更大的方向不斷發展，而另一方面，由于城市用地的日趨緊張，基坑周邊多數存在既有建構筑物、市政道路等，周邊環境條件對基坑變形要求較為嚴格，對深基坑項目的支護作業，提出了非常高的標準。怎樣選取技術合理、經濟、并且安全的支護方式，顯得尤為重要，更會影響項目總體的作業成效。因此，本文結合項目實例，詳細闡述樁錨支護技術在深基坑支護工程中的運用，以供同類工程參考。

關鍵詞：深基坑項目? 預應力錨索支護

1 工程概況

北京市海淀區西三旗萬象匯項目位于北京市海淀區西三旗，東至西三旗科技園六號路，施工內容包括土方、基坑支護、止水排水施工，基坑開挖深度19.7m。

1.1地質水文地質條件

依據相關的勘測資料與勘測的深度，將最大區域內（最深50.00m）的地層，按地層沉積年代劃分為填土層與一般的第四紀沖洪積層部分。依據地層的巖性特點及沉積新老關系，從上而下劃分為10個大層，包括如下幾層。

①雜填土部分，①1粘質的粉土、素填土部分;②粘質的粉土，以及砂質的粉土部分;②1重粉質的粘土，以及粘土部分;②2粉質的黏土部分;③重粉質的粘土，以及粉質的粘土部分;③1粘質的粉土，以及砂質的粉土部分;③2黏土部分;④細砂部分;④1粉質的粘土部分;④2粘質的粉土，以及砂質的粉土部分;④3重粉質的粘土，以及粘土部分;⑤重粉質的粘土，以及黏土部分;⑤1粉質的粘土部分;⑤2粘質的粉土，以及砂質的粉土部分;⑥重粉質的粘土，以及粘土部分;⑥1粉質的粘土部分;⑥2粘質粉土，以及砂質的粉土部分;⑥3細砂部分;⑦細中砂部分;⑦1圓礫部分;⑦2粉質的粘土，以及重粉質的粘土部分;⑦3粘土層;⑦4粘質的粉土，以及砂質的粉土部分;⑧重粉質的粘土，以及黏土部分;⑧1粘質粉土，以及砂質的粉土部分;⑧2粉質的粘土部分;⑧3粉細砂部分;⑨重粉質的粘土，以及粘土部分;⑨1粘質粉土，以及砂質的粉土部分;⑨2粉質的粘土部分;⑩細砂部分;⑩1粘質粉土，以及粉質的粘土部分;⑩2重粉質的粘土，以及粘土部分。

本場地存在兩層地下水。

潛水：初見水位埋深13.50～15.50m，標高27.22～29.56m，穩定的水位，其深度在12.80～14.90m，高度為27.82～30.25m，大部分在于④細砂部分。

承壓水：最初的水位，其深度在于20.00～26.50m，高度為16.23～22.70m，穩定水位埋深18.50～23.70m，標高18.99～24.20m，大部分在于⑦細砂部分、⑦1圓礫部分及⑦4黏質的粉土，砂質粉土部分。依據本次勘察成果，作業區域以北的方向，是⑥2黏質粉土，以及砂質粉土部分，⑥3細砂部分有水分含量，且與該承壓水存在一定的水力聯系。

1.2 基坑支護設計

考慮到工程的位置，首先確保基坑圍護結構安全，變形可控，不能影響周邊設施的正常使用，經過比對多個作業方案的內容，確定基坑項目的支護方式使用：樁聯合預應力錨索的方式，地下水控制采用管井降水[1]。設計理論依據主要采用JGJ120-2012的有關標準，設計計算參數詳見表1。

2 支護結構施工

2.1 預應力錨索施工

2.1.1 施工前的準備工作

（1）開挖工作面。土方開挖至錨桿標高下500mm。護坡樁部位需放線，清理孔口，疏通套管。

（2）鉆機就位調整角度。鉆機位置選定后，調整其機身的偏差，采用量角器設備，核實鉆桿的角度。因為錨桿在穿越土層時，會夾在砂層，所以需要使用水沖套管的方式，跟進鉆孔作業。

（3）套管準備。應先開啟水泵設備，進行注水鉆進作業，參考作業地質情況，管控鉆進的速度，連接外套管部位，需要停止供水作業，將絲扣位置的泥沙處理好，涂抹黃油，確保套管的連接和原有的套管位置沒有偏差[2]。

（4）鉆孔施工。如圖1所示，在鉆進環節中，需要關注其作業速度、作業的壓力，以及鉆桿是否保持平穩，孔深鉆入至大于設計標準的0.3～0.5m處。將管中的泥沙沖洗干凈，溢出清水即可，之后拿出內鉆桿裝置。如果鉆桿碰到障礙物，需要立即終止作業，調查原因之后再繼續作業。

（5）放鋼索。在錨索的設置布局期間，必須多次監測錨索的質量，布局完畢后，整個構件不能遭受撞擊，也不可以將較重的材料吊掛在上面。錨索錨固段選取二次注漿手段，時間至少7d，自然固化期間不能遭受外界影響。在安裝期間，必須保證錨桿表面與鋼絞線角度呈垂直狀態。

（6）注漿，拔外套管。將鉆桿拔出之后，將注漿管放進外套管的底，實施水泥漿的灌注作業。同時拔出注漿管與外套的管，每拔好3～4根的外套管，進行一次補漿的作業，直到孔口已經注滿，水泥漿溢出即可。直到漿體符合初凝之后，拿出最后的套管。在拔出外套管時，必須確保拔管器的油缸和外套管是同心的，假如出現其他狀況，需要在液壓缸的前方，使用方木墊平，讓油缸卡進下一部分的套管，確保卡穩之后，逐漸開絲扣。全部的錨桿都要實施二次的壓力注漿作業，每一根錨桿，都需要留好實施二次注漿的管子，放入錨桿的底部，大概5m處，注漿管的連接處，需要確保注漿的壓力，實施二次注漿作業的壓力，不能小于1.5MPa，二次注漿的水泥用量，每根不能低于200kg，二次注漿的管子，在實施一次注漿之后，需要相隔12h之后才可以實施，二次注漿的漿液比例，需要和一次注漿的比例相同，依據作業實施的情況，水灰比是0.6～0.7[3]。

（8）上腰梁。腰梁的作業實施過程是：去除腰梁的護壁部分→搭設支架→安裝工字鋼→工字鋼焊接（安放300×300×30承壓板，承壓板外置錨具，承壓裝置、錨孔的軸線需要確保垂直程度）→錨桿的張拉作業（張拉完后立即安裝鋼板及螺帽，并鎖定完畢）。腰梁與護壁之間須緊密相連，不得在腰梁和護壁之間留空隙，確保錨桿和樁體更好地共同作用。

（9）錨桿預應力張拉與鎖定。如圖2所示，當錨桿孔滲水時，應先用膨脹水泥封堵，以防滲漏水流入基坑，影響土方施工。在錨固體的強度符合設計標準的70%后，能夠實施預應力的張拉作業。張拉作業實施前，需要先去除露在護坡樁，其帽梁位置的注漿管。張拉之前，取設計的軸向力0.1倍，針對錨桿實施預張拉作業，調整錨具的受力程度，然后再實施作業。鋼絞線進行張拉作業時，需要分層3～4次地張拉，直到設計的荷載程度，回縮鎖定為設計的80%，停滯10min，如果預應力不出現減小，再使用夾片進行鎖緊。

2.2 護坡樁施工技術

（1）測量放線。根據護坡樁的設計標準及作業圖紙，確定樁位和標高的位置。

（2）鉆機安裝就位。首先，地耐能力不能低于100kPa，履盤的防治區域必須平整，坡度不能超過30°，防止由于場地的不平，出現功率的損耗，或者傾斜移動。

（3）拴樁。核實好樁位之后，使用兩根為互相垂直的線，相交在樁點位置，定好十字的位置，標識好。

（4）埋設護筒。使用鉆機設備，實施開孔、鉆進，鉆到設計的標準之后，實施護筒的埋設作業，護筒的材料需要使用大于10mm的厚鋼板，護筒的直徑需要大于孔徑大約200mm，護筒長度需要依據地層的狀況而定，護筒的頂部位置，需要超出地面大概200mm，四周使用粘土材料，進行填埋，夯實作業。

（5）泥漿制作。使用現場的泥漿攪拌設備，需要先加入水，測算好體積之后，一邊拌制，一邊填入膨潤土材料，純堿需要以溶液的形式，慢慢在拌制的環節加入，拌制的時間需要長于3min，同時，還需要加入增粘降失的水劑、重晶的石粉，用來增加泥漿的重[4]。

（7）旋挖鉆機成孔。鉆頭首先著地，進行旋轉，逐漸鉆入。借鉆具設備的鉆頭自重，以及加壓的油缸重量，當成鉆進的壓力，每次鉆進的量，需要參考深度儀表設備，根據相關說明的鉆入速度、鉆壓扭矩，當做參考。鉆斗的內部裝滿了砂土之后，需要提升起來，并且關注地下水位的狀況，實施泥漿的灌注。為保證孔壁的安全，需要觀察表土的松散程度，孔口下部，需要放入合適的護筒裝置，穩定泥漿的損耗及孔深的量，需要隨時向孔中補泥漿物料，保持孔內的壓力。

（8）清孔。由于旋挖鉆用的泥漿不會循環，在確保泥漿標準之后，需要把孔底的沉渣處理干凈，通常使用雙層的底撈砂鉆斗裝置，不進尺的狀況下，回轉鉆斗裝置，讓沉渣最大限度地進入斗中，再反轉，封閉好斗門。

（9）鋼筋籠制作與吊放。實施主筋的配筋環節，需要符合各斷面的接頭數量，不大于主筋整體的50%，進行錯開式的焊制、斷面的間距需要大于1m;鋼筋籠使用吊車進行裝置，確保其整體平穩，被吊離地面之后，需要在起吊的鋼絲繩，其吊車鉤上，實施滑運，并控制好這個過程，滿足平直的起吊，逐漸變為垂直的起吊方式。

（10）水下砼灌注。參考樁徑的數據、樁長的數據及混凝土灌注數據，選取合適的導灰管裝置與運輸機械，混凝土制備好，導管需要裝置密實，保障其密封性。使用20t的汽車，吊起導管，放入孔中，需要保持位置在中間，導管下的口，距離孔底大概0.5m，把隔水閥使用8#的鐵絲，懸掛于導管內的水面上方。

第一次混凝土實施灌注之前，需要在導管與漏斗里，放好隔水塞裝置，之后放進第一批混凝土。確認數量足夠之后，才能夠剪斷其鐵絲，利用混凝土的重量，排出導管中的水，讓隔水塞停滯于孔底位置。第一次混凝土實施灌入之后，需要不間斷的灌入，不可以中途停頓。灌注的階段需要使用測錘設備，探測混凝土的深度，不能低于2.0m。探測的次數通常不能低于使用的導管數量，同時需要在提升導管之前，控測好管內的高[5]。

實施灌注的階段，導管中的混凝土如果出現不滿，并且有空氣，之后的混凝土需要慢慢灌入至導管，不能把將全部的混凝土一同自上面，倒入管中，防止出現導管內的高壓氣囊。

在混凝土的上層，會有與混凝土接觸的浮漿，需要及時清理，所以混凝土的高度需要大于300～500mm，并于在混凝土硬化之后檢測強度數值。

混凝土灌注結束時，因為導管中的砼樁，其高度會降低，壓力也會減小，而導管外的泥漿及含渣土的稠度和重量會遞增，發生混凝土難以上升的時候，應該在孔中加進水，進行稀釋，還可以把沉淀物清除，旨在后續的灌注作業能夠順利實施。

3 基坑監測

3.1監測目的

（1）把監測的參數和預估的數據進行比對，能夠判斷前期作業實施工序及作業的數據是否有誤，并監控下一環節的作業數據，實現信息化的作業。

（2）作業實施區域的監測成果，是作業的實際反饋，能夠確保作業環節的安全，利于隨時進行改善的措施。

3.2 監測點布置

在基坑的四周，設置好一些位置移動的監測點，基坑作業實施環節需要按期對支護的部分，其位移的狀況實施觀測工作，實施反饋相關的數據。

警報的取值：水平位置移動為30mm，或者0.3%·H，并且變化的速度不大于3mm/d;縱向的位置移動為20mm，或者之0.2%·H，并且變化的速度不大于2mm/d。

3.3 監測結果

（1）支護的部分，其變形數據大多是出現在基坑的開挖作業環節，大概占總形變數據的95%。總體在實施開挖到基坑底部之后，其位移逐漸穩定。

（3）受到樁頂的冠梁及腰梁的剛度的干擾，基坑的支護部分變形，其最大的位置通常發生在基坑的邊緣及中段的位置[6]。

（4）錨索裝置施加了部分的預應效果，能夠把控支護部分的變形問題。

4 結語

目前，本工程早已順利結束，項目已順利交工，并投入使用，基坑工程施工未對周邊道路、建筑物等設施產生任何影響。通過本工程的實施，筆者總結出以下幾點經驗，以供同類型項目參考。

（1）基坑項目位置在鬧市，對于變形的要求十分嚴格，根據地區地層條件特點，使用樁聯合預應力錨索的支護方，是相對合適的，并且其工藝操作便捷。

（2）依據作業實施現場的監測書記，該支護部分的變形，大多發生于基坑的開挖環節，所以，需要管控其變形，需要在開挖作業環節，使用合理的措施，如把控開挖作業的高、降低開挖之后，壁面的暴露、錨索以及施加的預應效果。

參考文獻

[1]王小煥.鋼筋混凝土內支撐深基坑支護施工要點探析[J].黑龍江水利科技，2020，48（3）：137-138.

[2]建筑基坑工程監測技術規范：GB50497—2019[S].北京：中國計劃出版社，2019.

[3]姚輝，蘇秋.鉆孔灌注樁套管隔離裝置在破除樁頭混凝土中的應用[J].山西建筑，2019，44（16）：38-39.

[4]馬佳，張建光.環切法破樁頭在樁基礎工程中的應用[J].公路交通科技：應用技術版，2018，14（9）：39-41.

[5]游天亮，呂欣豪，蔣陽陽，等.大直徑鉆孔灌注樁套管樁頭整體破除法應用[J].施工技術，2020，49（6）：58-60.

[6]鄧青松.淤泥層中污水池等小型地下構筑物基坑支護設計與施工[J].廣東土木與建筑，2018，18（7）：18-21.