鉆孔灌注樁和預應力錨桿組合在基坑支護中的應用

張吉林

摘要：通過工程實例，闡述鉆孔灌注樁結合錨桿在基坑邊坡綜合支護中的應用，具有穩定性、經濟性，施工可行性、施工環保等特點。

關鍵詞：基坑；鉆孔灌注樁；錨桿；邊坡支護

隨著國家的城鎮化進程，大量人員進城工作居住，城市土地資源越來越少，構建筑物建設必然向空中和地下發展，高層建筑的基坑（地下室）、依山建筑相當普遍，建設中必然涉及邊坡穩定及支護問題，當然需要考慮采用何種邊坡支護形式，才具穩定性、經濟性，施工可行性、施工環保等特點。本文結合工程實例，闡述旋挖法鉆孔灌注樁結合錨桿在基坑邊坡綜合支護中的應用。

1.工程概況

擬建的某人民醫院住院大樓位于某縣城北書畫公園南側，即北環公路與市政道路交界處，設計樓高17層，設置一層地下室，基坑邊自然地面標高為86.00m～94.00m，基坑面積約2810.71㎡，基坑周長約171.00m，基坑底面（含基礎深度）高程81.50m，基坑實際開挖深度4.50m～12.50m。基坑支護地段為南側和東側，形狀為“L”字形。依《廣東省建筑基坑支護工程技術規程》（DBJ/T15-20-97）規程，基坑安全等級為二級，為保證道路、圍墻、管線和地下室安全，需進行基坑支護。

1.1工程地質條件

場地地層主要由第四系人工填土、殘積的砂質粘性土、全～中風化花崗巖組成，其中砂質粘性土以松散為主，層頂埋深95.89m～101.44m，層厚4.70m～7.90m，平均6.51m。全風化花崗巖呈土柱狀，層頂埋深88.19m～96.43m，厚度10.60m～17.30m，平均13.69m。強風化花崗巖呈半巖半土狀，層頂埋深73.89m～85.53m，厚度15.70m～30.50m，平均22.10m。中風化花崗巖以塊狀、碎塊狀為主，層頂埋深47.59m～65.44m，層厚1.60m～5.60m，平均3.37m，鉆孔未揭穿。

1.2水文地質條件

場地內地下水上層主要是賦存殘坡積砂層中，全風化花崗巖為強透水層，下部強風化基巖透水性中等。地下水動態受氣候季節影響較明顯，并受大氣降雨補給，排泄條件較差。鉆孔地下穩定水位埋深標高由1.30m～19.50m，平均6.61m，動態較穩定。

1.3基坑周邊環境

場地周邊環境：場地西、北面為中心廣場，地下室與其連接，不需支護，東北面為擬建醫技樓，距基坑邊線約8.00m～15.00m；南面為山坡地，前期已進行邊坡加固支護，總體周邊環境較復雜。

根據上面的分析，基坑安全等級為二級，詳見基坑邊線平面圖（圖1）。

1.4.土層力學參數

根據場地鉆探資料和設計施工經驗，各土層力學計算參數見表1。

2.基坑邊坡支護

2.1設計方案比選

（1）地下連續墻：雖然剛度大，止水效果好，適用地質條件差和復雜及大深度基坑，但是造價高，施工要求專用設備。

（2）土釘墻：雖具施工簡便、見效快、工期短、經濟性好等特點，但要求圍巖土質好，土釘支護僅穩定局部土體，抗滑力有限。

（3）灌注樁+預應力錨桿：具剛度及錨固力。樁施工無振動、無噪音、無擠土，對周圍環境影響小，墻身強度高，剛度大，支護穩定性好，變形小；預應力錨桿，錨固力、抗滑力較強，二者配合使錨固體系保持穩定，造價合理。

綜上，根據場地工程地質條件和基坑周邊環境情況，從安全、經濟、可行、施工環保出發，該基坑工程支護采用鉆孔灌注樁+錨桿的支護結構形式進行支護。

2.2工藝原理

鉆孔灌注樁和預應力錨桿通過圍梁形成二元擋土圍護結構，該支護體系通過整體剛度來控制基坑變形。一方面通過鉆孔灌注樁進行擋土，另一方面，通過預應力錨桿將支護結構承受的力傳遞給穩定地層，通過對錨桿施加張拉應力，有利于錨固體與土體之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及錨桿體強度的共同作用，使錨固體系保持穩定。

2.3基坑邊坡支護設計

根據場地地層結構和周邊環境，設計時將基坑周邊劃分為A區、B區、C區、D區共四個區段進行計算，依計算結果，基坑支護結構如下：

A區、B區、C區、D區均采用鉆孔灌注樁+錨索進行支護，鉆孔灌注樁沿基坑邊線設置，樁徑為800，樁長14.00m～24.00m，樁中心距為1000mm，采用旋挖法跳鉆施工。

錨桿施工，孔徑150，傾角30°，設3根高強低松弛鋼絞線，注水泥漿。第一排錨索長度為20.00m，自由段5m、錨固段15m，位置位于樁項冠梁處；C區、D區加設一道腰梁，C區位于88.00m處，D區位于85.50m處，腰梁與錨索連接，錨索長度為35.00m，自由段5m、錨固段30m。腰梁尺寸為600x400mm，C25混凝土。樁間墻掛網噴砼。樁頂放坡一級，坡高9.00m～15.00m，坡度60°～65°，采用錨桿掛網噴砼，已支護。詳見樁錨支護示意圖（圖2）。

3.排水要求

（1）本工程在基坑頂和基坑底設置排水溝，基坑底每隔一定間距（約25.00m～30.00m）設置集水井。

（2）灌注樁頂的排水溝可以與施工場地的地表排水合并設置，并且要求對基坑護頂外的坡面或地面進行硬化處理，以防止雨水滲入到土體中。

4.施工工藝、要求

本工程分為灌注樁及錨索兩個施工階段，在施工錨桿前先施工灌注樁。

4.1工藝流程

4.1.1鉆孔灌注樁施工工藝流程

施工準備一放線定位一護筒埋設一樁機就位一鉆進、護壁、清孔一吊放鋼筋籠一灌注水下混凝土一成樁。

4.1.2錨索施工工藝流程

施工準備一測量定位一鉆孔一錨索制安一注漿一張拉鎖定一封錨。

4.2施工技術要求

（1）采用全站儀測量放線定出鉆孔灌注樁樁位及每排錨孔的軸線及孔位。

（2）施工前，做工藝性試驗，以確定各項目施工技術參數，包括：鉆機轉速、混凝土的配合比、外摻劑的配方、水泥漿水灰比、注漿泵的壓力、張拉參數等。

（3）施工時，先施工鉆孔灌注樁，待灌注樁達到一定強度進行土方開挖，開挖時分段分級，再進行錨索的施工。

（4）錨索施工前定出孔位并作標記編號，孔位的偏差不大于50mm；錨索施工的傾角誤差不大于±2°；注漿孔附近的面層混凝土應具有抵抗注漿引起的壓力擴散作用。同時，注漿時應防止壓力過大而影響到周邊環境。

（5）基坑邊坡設置10個沉降、位移觀測點，基坑外2m～5m范圍內沿周邊設置地下水觀測點6眼，定期不定期觀測，及時掌握邊坡的沉降和位移量及地下水變化，指導基坑的支護及開挖工作。

5.結語

（1）本工程在施工及竣工后，根據監測單位的監測，支護結構水平位移及沉降均符合規范及設計要求，處于穩定狀態。

（2）鉆孔灌注樁結合錨桿組合的基坑邊坡支護具安全可靠、設計理論先進、施工技術容易掌握、支護及時、施工環保等特點，與其他支護方式比較具有工期較短，造價經濟合理的優點，是一種值得推廣的基坑邊坡支護技術。