维普资讯 http://www.cqvip.com ●施工技术 【文章编号】：１６７２—４０１１（２００７）０６—０１８５—０３ 《四州建材）２００７１年第６ 期 锚杆支护技术在深基坑工程中的应用 谢新明 （湖南黄花建设集团股份有限公司） 【摘要】：本文结合工程实例和笔者多年基础施工实 践经验，详细阐述了高层建筑深基坑支护设计施工中的要 点难点．对锚杆支护施工工艺及施工中常见问题进行了详 细探讨，并提出了具体解决措施。 【关键词】：基坑支护；锚杆支护；张拉；施工技术 【中图分类号】：ＴＵ４７３．２ 【文献标识码】：Ｂ １工程概况 该工程位于长沙市，占地面积１ ５４８ ｍ ，拟建１幢地 上１９层主楼和１幢５层裙楼相连的建筑物，设３层地下室， 地坪标高一０．５ ｍ，设计地下室底板标高一１４．１ ｍ，基坑开 挖深度约为１４．５ ｍ。 根据地基勘察，场地地层自上而下依次为：①杂填土 厚０．７ ｍ一２．５ ｍ；②粉质粘土厚０．５ ｍ一３．１０ ｍ；③淤泥质 粉质粘土厚６．３ ｍ一１０．２ ｍ；④粉质粘土厚３．０ ｍ～９．６０ ｍ； ⑤含碎石粉质粘土厚４．６ ｍ～９．６ ｍ；⑥全风化凝灰岩厚 １．１ ｍ～７．３ ｍ；⑦强风化凝灰岩厚０．８ ｍ一８．０ ｍ；⑧中风 化凝灰岩层顶埋深２８．８ ｍ～３７．０ ｍ，选取中风化凝灰岩为 桩基持力层。场地地下水属孔隙性潜水，埋深为０．３ ｍ～ １．２５ ｍ，水位动态变化受大气降水影响明显。本场地土的 类型为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类。 ２基坑支护设计方案 本工程基坑采用单排，１，８００ ｍｍ＠９５０ ｍｍ钻孔灌注桩， 结合３层钢筋混凝土内支撑作为围护结构的受力体系。止 水止土采用双排 ００ ｍｍ＠４００ ｍｍ的水泥搅拌桩。钻孔灌 注桩混凝土强度等级Ｃ２５，桩位水平偏差＜５０ ｍｍ，沉渣厚 ＜１００ ｍｍ，桩身钢筋笼配筋１６ ， ＠２０００加强筋及 ８ ＠２００螺旋筋，施工时采用跳打方式。 ００ ｍｍ水泥搅拌 桩采用３２．５级普通硅酸盐水泥，水泥用量７５ ｋｇ／ｍ，水灰 比０．５～０．６。基坑内支撑立柱由４根一１４０×１０和一１００ １０的缀条焊接而成，角钢为Ｑ３２５钢，焊条为ＦＡ３ＸＸ型， 双面焊接，且立柱插入支墩桩３ ０００ ｍｍ。 围护结构施工及土方开挖顺序：①施工水泥搅拌桩后 施工围护桩；②土方开挖至一２．００ ｍ标高后，施工护坡、 排水沟、压顶梁及第１层支撑；③待第１层支撑和压顶梁 达到设计强度的８０％后，分层分区开挖至一６．５５ ｍ标高， 施工第２层支撑及围檀梁，依次施工至基坑底，基坑底地 梁和底板垫层部分土体人工开挖，边开挖边施工垫层。 工程施工难点：①基坑开挖深度较深，工程质量要求 高；②施工场地为原老建筑物拆除后施工，且对原建筑物 预制管桩基础的分布不清楚，增加了施工的难度；③基坑 东侧为市政路，汽车流量大，对基坑有较大的振动荷载影 响，给施工安全及质量控制带来较大的难度。 因此，在基坑开挖过程中进行动态管理，对基坑周边 建筑物、道路、地下管道等的沉降，围护桩位移及支撑结 构的内力等进行监测。 ３锚杆支护施工 该工程围护桩及水泥搅拌桩，在施工单位克服原老基 础预制管桩障碍物的情况下顺利完工，并进入土方开挖及 施工压顶梁和第１层内支撑的工序，但在开挖土方过程中 发现Ａ轴～侧①～⑤轴的部分钻孔围护桩，桩位垂直水平 位移较大及桩位水平间距较大，水平位移桩中心间距最大 达１ ８００ ｍｍ，如图１所示。发生上述质量事故的原因主要 是：①由于施工过程中遇到大量原老建筑物预制管桩障碍 物，钻孔无法正常施工，待重新移位后再施工造成的；② 多台钻孔机在同一轴线上同时施工，由于桩位点在施工过 程中的累计误差造成的。 经多方研究认证，为保证基坑结构的安全，决定对Ａ 轴一侧①一⑤轴的部分钻孔围护桩，采用分层锚杆及钢筋 网片喷射混凝土面板的支护方案。这样可使基坑土方开挖、 围檀梁和内支撑及分层锚杆同时施工，不影响整个工程的 施工进度，如图１所示。 ２００厚Ｃ２０混凝土 板２＋２５Ｌ．５０双面焊 围檩 图１ 锚杆及混凝土面板剖面示意图 ｌ８５ 维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术● 间的钢筋网片的连接和喷射混凝土面板的连接。 基坑土方开挖应挖至第１层内支撑标高，以使围檀梁 和基坑内支撑能同时施工，此时应及时将桩位移较大部分 人工修理平整 各锚杆孔位根据设计高度以及每层设计锚 杆排数和围护桩实际间距确定。对间距较大部分设置多个 孔位，然后用脚手架搭设锚杆平台并用钻具钻进成孑Ｌ，钻 ４施工时常见问题及处理措施： ４．１锚杆头漏水问题 孔直径１００ ｍｍ，孔深１５ ｍ，倾角每层第１排为水平，其余 深基坑支护中，锚杆头出现渗水现象是较常见的。渗 水来源不外乎：（１）基坑外地下水位较高；（２）地层承压 水及裂隙水。渗水通道产生的原因有： 为１５。，成孔后将锚杆杆体（ｉ，２５钢筋连同注浆管投入孔底， 采用３２．５级普通硅酸盐水泥，水灰比０．５：１，注浆压力０、６ Ｍｐａ～０．８ Ｍｐａ，注浆量每米锚杆不小于２０ ｋｇ水泥量，采 用二次注浆，注浆完成后用２￣ｂ２５Ｅ１６钢筋双面焊接锚固头， 如图２所示。 。 ｒ——Ｊ ．＿１ ＠ 双向 ： 钢筋网片 ・ ／． ’ ———， —一 菲 ｌ凝土面板 （Ｉ）２５ ＿—● ４￣ｂ２５Ｌ５０ 一 ，１，２５＼ ＿ ． Ｉ ｛ 、 Ｉ ／ Ｉ ＿．／ ｌ 一 ＩＪｌ６ 图２锚杆锚固及锚固头示意图 锚杆完成后即可挂网施工２００ ｍｍ厚Ｃ２０喷射混凝土面 板，按设计要求采用 ２＠１５０双向钢筋网片，且使网片与 锚杆主筋纵横焊接，并且４，１２网筋应与围护桩桩身主筋连 接，如图３所示。完成上述工序后喷射２００ ｍｍ厚混凝土面 板，使面板和围护桩之间全部用混凝土填实。 图３混凝土面板和桩主筋连接示意ｌｉｌ 按以上施工方法，对基坑开挖１层随即按设计要求施 工相应的分层锚杆及喷射混凝土面板，并同时施工当前的 内支撑结构，直至依次施工至基坑底板。并注意层与层之 １８６ （１）灌浆时孔口密封不严； （２）锚杆张拉锁定时，由于注浆体、杆体与孔壁地层 产生变形而出现裂隙； （３）基坑使用过程中，由于变形发生或应力轻松等引 起裂隙。渗漏水现象严重时会影响基坑内正常施工作业， 甚至可能危及周围建筑物、道路及地下管线的安全，必须 采取措施时进行封堵；但要彻底根治渗漏水现象，只有在 基坑变形完全稳定后方能做到。一般是地下室衬墙施工时 进行，堵漏方式是：凿开漏水通道，先用砂浆预埋两条注 浆管引水，待砂浆具有一定强度时，再通过此两条预埋管 进行压力注浆堵漏。 ４．２锚杆应力松驰问题 通过饱和软土中锚杆的松驰试验认为，引起松弛的原 因为锚固体周围土体受力后土体产生流变，以及锚固体与 土体的分界面在受力后产生相对的移动。对于深基支护中 的锚杆，还有以下原因可能导致应力松弛： ①由于自由段设计太短，使得一部分锚固段处于滑裂 面内的主动区，土方开挖后产生负摩阻效应力松弛； ②全孔注浆方式时，自由段内砂浆体在土方开挖后亦 产生负摩阻力； ③锚杆倾角过大时，锚杆垂直分力使锚头台座及腰梁 向下产生滑移，造成应力松弛； ④当多排锚杆一起构成支护体系时，下层锚杆张拉锁 定时，会对上层锚杆受力的情况产生影响，同一排内相邻 锚杆施工时也会相互影响，引起预应力损失； ⑤锚固时，锚具滑移； ⑥钢材本向松弛； ⑦锚具夹片长期外露锈蚀。 锚杆张拉锁定时，应仔细操作，防止出现假“张拉” 现象的发生。在安装锚具时，应将压板有凹槽的一面对准 锚头，这样能保证千斤顶所施加的力Ｎｔ通过压板直接传至 锚头及台座，而锁片只是被压紧，并未受到力，此时锚杆 实际受力Ｎｔ 与所施加的力Ｎｔ（油表读数）是一致的，即 Ｎｔ＝Ｎｔ 。当压板装翻时，千斤顶所施加的力Ｎｉ将通过压板 传给锁片、再由锁片传给锚头及台座；同时由于锁片的楔 块作用，将钢绞线咬紧，钢绞线受到锁片对它的正压力Ｐ 的作用而产生摩擦力Ｆ。 ５ 结语 本工程在土方开挖及锚杆施工过程中，对基坑周围的 建筑物及桩顶水平位移进行了有效的监测，监测桩顶位移 最大３５ ｍｍ，建筑物沉降量１５ ｍｍ，且 （下转第１８８页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术● 护桩内侧宽２．５ ｍ的范围挖至一５．１ ｍ时暂保持不动，其余 部位挖至一６ ｍ一条形承台部位挖至一６．８ ｍ，支顶斜撑， 制。 １）无支撑暴露变形控制，主要通过控制其施工参数， 如开挖空间尺寸、开挖时间、支撑时间、支撑轴力等等。 并根据设计要求和实际施工条件确定施工工艺：考虑施工 机械及施工技术条件、土体加固情况等。２）有支撑暴露变 形控制。围护结构有支撑暴露时间指维护结构在一层土体 挖除支护桩内侧保留土；砌筑砖胎模砌体兼支护墙，拆除 斜撑一电梯基坑外侧１套轻型井点管埋设，机组组装降水 一电梯基坑部位挖土，斜撑处斜面分层挖土，分别支顶一 ５．０ ｍ，一６．６ ｍ，一７．５ ｍ，一８．２ ｍ斜撑，支模浇筑钢筋 混凝土胎模兼支护墙，割除斜撑，封斜撑管口一电梯基坑 部位基础承台施工一拆除电梯基坑外侧１套轻型井点一其 开挖、支撑完毕至下一层土体开挖之间的一段时间。有支 撑暴露变形即基坑支护结构有支撑暴露期间的变形。有支 撑暴露期间用于温度变化、主被动区土压力变化、施工扰 余承台筏板施工。 ３．２深基坑施工中的地下水处理 动等因素作用，基坑挡墙必将产生变形。有支撑暴露变形 主要与下列因素有关：暴露时间、开挖深度、支撑轴力及 加固情况。根据建筑理论和施工实践，有支撑暴露的最大 变形与基坑施工（至底板）时间的相关关系，见图１。 常见的处理方法：１）止水法，即通过有效手段，在基 坑周围形成止水帷幕，将地下水止于基坑之外，如沉井法、 灌浆法、地下连续墙等；２）排水法，即将基坑范围内地表 水与地下水排除，如明沟排水、井点降水等。在实现施工 中止水法相对来说成本较高，施工难度较大；井点降水施 工简便、操作技术易于掌握，是一种行之有效的现代化施 工方法，已广泛应用。井点降水优点是：它是在拟建工程 的基坑周围设能渗水的井点管，配置一定的抽水设备，不 间断地将地下水抽走，使基坑范围内的地下水降低至设计 深度。井点法防水适用于具有不同几何形状的基坑，它有 克服流砂、稳定边坡的作用。由于基坑内土方干燥，有利 机械化施工，缩短工期，保证工程质量与安全。井点降水 法有轻型井点、喷射井点、电渗井点。 在具体施工中，除了把握好成孔、安设井管、填充滤 料、洗井、安设水泵等重要环节外，还要特别注意以下问 题：１）基坑内井点应同时抽水，使水位差控制在要求范围 内。２）加强水位监测，水位差过大时，应立即采取补救措 施，如设置回灌井点等。３）防止排出的地下水回渗而流入 基坑。４）潜水泵在运行时要注意检查电缆线是否和井壁相 碰，以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机内。５）位于基坑内 的深井井点，由于井管较长，挖土至一定深度后，井管应 于附近的支护结构支撑或立柱等连接，予以固定。６）当基 坑底部有不透水层时，为排除上层地下水，可采用砂井配 量 量 魄 噼 鞋 似 ・ 基坑施工时间，ｄ 图１ 有支撑暴露变形与时间的相关关系图 由图１可知，变形与施工时间有近似成线性关系：Ｙ： ０．７９ｘ一２．６３，其中Ｙ为有支撑暴露变形；ｘ为基坑施工 （至底板）时间。因此要想控制变形就应尽量缩短有支撑暴 露时间，并按要求复加支撑轴力。复加支撑轴力控制标准 有应力控制标准和变形控制标准。应力控制即当支撑轴向 应力损失达到某一阀值时，进行轴力复加。位移控制即当 支撑端点位移变化达到某一阀值时，进行轴力复加。实践 中可根据基坑变形控制的要求制订应力和位移阀值，必要 时采用复合控制标准。 合深井降水。７）井管使用完毕拔出。 ３．３深基坑开挖施工中的变形控制 深基坑施工的风险主要与深基坑施工工程中的变形控 制有关。变形控制已成为深基坑施工过程中考虑的主要因 素。特别是开挖阶段变形控制应是深基坑变形控制的重点。 基坑开挖是一个土体应力释放过程，此过程打破了原有地 层的应力平衡体系，扰动后的土体进一步流变和固结。在 开挖阶段主要加强对无支撑暴露变形和有支撑暴露变形控 ４结语 综上所述，对深基坑开挖施工方法的研究，可以说方 法很多，深浅不一。但都要做好深基坑开挖的前期准备、 施工方法和特殊问题的处理等方面的工作。只有这样才能 确保施工安全，提高工程质量，缩短施工时间，减少成本 投入，实现经济营利。 ［ＩＤ：３５６９］ （上接第ｌ８６页） ．墙体等 异常现象，整个基坑结构安 参考文献 ［１］余志成，施文华，深基坑支护设计与施工，中国建筑工业出版 社，１９９９年． ［２］ 秦四海，深基坑工程优化设计［Ｍ］；中国地震出版社． ［３］刘建航、侯学渊；基坑工程手册［Ｍ］；中国建筑工业出版社． 全，达到了设计与施工的要求。 通过该工程的施工，使我们认识到在深大基坑施工中， 要注意围护桩的规范施工，避免发生漏桩或桩施工间距过 大，而影响基坑支护结构的安全，如果发生桩移位过大， 应采取相应的支护方案。 ［ＩＤ：３５３０］ ｌ８８
