深基坑工程樁錨支護技術應用及監(jiān)測分析

蔡振杰

（福建嘉康建設工程有限公司， 福建 龍巖 364000）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化進程推進，城市土地集約化程度不斷提高，建筑基坑周圍構建物、道路、管線等環(huán)境復雜，要求建筑深基坑加強支護，預防和控制基坑沉降變形對周圍構建物的影響，保障建筑深基坑安全。在基坑支護方案選擇中，應綜合考慮施工技術方案的經(jīng)濟性、可行性、安全性，并加強基坑支護監(jiān)測，預防和控制基坑施工安全風險發(fā)生。本文結合東風鳳凰城赤峰苑基坑支護工程項目，深入研究鉆孔灌注樁復合錨桿掛網(wǎng)施工技術在深基坑工程中的應用，以期為建筑工程基坑支護施工提供有益參考。

1 工程概況

本工程為東風鳳凰城赤鳳苑基坑支護工程，位于武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)內(nèi)，臨近城市道路，場地原狀為住宅和菜地。根據(jù)工程設計，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。

本工程基礎為筏板基礎，基坑面積為201.8×67.73m。基坑深度為18.6m，局部深度達20.0m。建筑結構設計使用年限為50年，結構安全等級為一級，建筑抗震設防烈度為乙類，結構抗震設防烈度為8 度。根據(jù)巖土勘察報告，場地為平原地貌，場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，基礎承載力特征值為350kPa。

2 施工難點及對策

2.1 施工環(huán)境較為復雜

本工程周圍緊鄰城市道路，建筑物結構外輪廓線與紅線距離僅為3.13m，施工場地狹小，周圍環(huán)境較為復雜，基坑施工對周圍既有建筑、構建物造成一定的影響。基坑開挖深度和規(guī)模較大；工期緊，對基坑施工安全和施工質(zhì)量要求高。針對該問題，經(jīng)專家組討論研究，本工程對比分析了地下連續(xù)墻支護方案、復合土釘支護方案和樁錨支護方案技術性、經(jīng)濟性，地下連續(xù)墻方案造價較高，土釘墻方案在深基坑工程中支護效果不佳且危險系數(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，施工場地地下水豐富，卵石層裂隙水含量較大，給基坑支護施工造成一定的困難。為解決該問題，本工程采用“降水+止水”技術方案，即在管井降水的同時，在相鄰兩根支護樁之間設置一根素混凝土止水樁止水，抽取地下水經(jīng)三級過濾后排入市政管網(wǎng)。

3 樁錨支護方案設計及施工技術要點

3.1 樁錨支護方案設計

根據(jù)本工程現(xiàn)場實際情況，本工程基坑支護采用排樁錨桿支護方案，排樁樁徑為1000mm，混凝土強度為C30，樁間距為1800mm，縱筋采用HRB400鋼筋，箍筋采用HRB355 鋼筋，樁頂設置鋼筋混凝土冠梁，冠梁混凝土強度為C30，樁身設三道槽鋼橫梁。 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)，加強筋采用 14mm鋼筋，水平向通長布設，噴射混凝土厚度為80mm，混凝土強度等級為C20。

3.2 支護樁及素混凝土施工

本工程中，支護樁及素混凝土樁采用旋挖鉆孔成樁施工技術進行支護樁施工。施工技術要點如下：

（1）測量定位。根據(jù)工程設計，由測量人員在施工現(xiàn)場測放出支護樁中心樁位，經(jīng)監(jiān)理驗收合格后使用并落實樁位保護措施，防止施工過程中因保護不當造成樁位偏差。

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

（3）鉆機就位。樁機就位前，嚴格按要求固定、保護護筒，避免樁機就位影響樁孔準確性。同時，加強現(xiàn)場場地整平夯實處理，防止因基礎承載力不足導致樁機傾斜，確保鉆桿豎直。鉆機就位后，加強鉆機垂直度、平整度測量，樁位偏差應控制在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)各土層特點合理調(diào)整泥漿比重，加強泥漿過濾和沉淀，確保泥漿護壁性能。

（5）鋼筋籠加工。本工程中，鋼筋籠嚴格按工程設計要求進行綁扎，螺旋箍筋采用卷揚機調(diào)直、除銹。接頭按工程設計要求加工為彎鉤，并采用對稱焊接搭接連接，鋼筋籠焊接質(zhì)量應符合三級焊接標準，無空焊、虛焊、漏焊、夾渣等問題[1]。

（6）旋挖鉆進。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樁。旋挖鉆進時，慢速鉆進，嚴格控制鉆進速度，待鉆進至一定深度且護壁泥皮形成后全速鉆進，避免孔內(nèi)泥皮坍塌。同時，鉆孔過程中根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況合理控制進尺速度，由硬質(zhì)地質(zhì)向軟質(zhì)地層鉆進時，應適當加快鉆進速度，反之則應減慢鉆進速度。

（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)量方可驗收成孔。成孔質(zhì)量檢應符合工程設計要求。樁孔成孔后，通過清孔及時清除孔內(nèi)沉渣，確保孔底沉渣小于100mm，并加強成孔質(zhì)量檢查。

（8）吊放鋼筋籠。采用28t 吊車吊放鋼筋籠至樁孔。鋼筋籠吊裝時應結合鋼筋籠長度確定吊點位置，采用φ14 螺紋鋼筋制作并焊接兩道加強筋，吊點設置在加強筋位置，鋼筋籠吊裝時，借助人工牽引方式調(diào)直鋼筋籠。鋼筋籠吊裝時，每隔2m 設置一道保護層墊塊，防止鋼筋籠與護壁泥漿碰撞影響成樁質(zhì)量。吊放至孔內(nèi)時，應加強鋼筋籠吊放深度測量和檢測，如孔內(nèi)沉渣厚度較大，應及時借助泵吸清孔方法降低沉渣厚度。

（9）導管安裝。采用250mm 導管灌注混凝土。導管安裝前必須經(jīng)密封性檢查，檢測壓力為0.6～1.0MPa，經(jīng)檢查無誤后方可安裝。導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管，導管提升時，應保持導管垂直度并處于樁孔中心位置。當導管法蘭與卡住鋼筋籠時，應緩慢轉動導管，待其脫離導管骨架后移至樁孔中心位置。導管提升并拆除時，防止螺栓、膠墊掉入樁孔中。拆除后的導管及時清理干凈備用。

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

3.3 錨桿施工技術要點

本工程錨桿隨土方開挖隨進行鉆孔和錨桿施工，待混凝土強度達到設計值95%后進行預應力張拉。

（1）土方開挖。土方開挖時，先沿基坑內(nèi)側開挖出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)工程設計要求，沿基坑支護樁定出基坑邊坡標高控制線，并使用油漆做好相應標記。本工程采用在潛鉆成孔方法鉆孔，利用風動沖擊式潛孔沖擊器成孔。鉆孔時，鉆機平穩(wěn)鉆進，鉆孔傾角與基坑基準呈15°傾角，偏斜度應控制在5%以內(nèi)。采用套管跟進方式進行成孔保護，每節(jié)套管長度2m，采用螺紋方式連接。鉆進深度大于設計深度0.2～0.5m，以降低孔底沉渣對錨桿深度的影響。

（3）錨孔壓漿。錨孔成孔后，拔出鉆桿，植入預應力筋后借助套管進行壓漿。壓漿時，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)，增強樁孔徑向壓力和摩阻力。第2 次注漿時，注漿管前端應做成花管狀，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。

（5）錨索張拉與鎖定。本工程中，待錨孔混凝土強度達到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力。張拉應分級加荷，張拉程序為：0→20%σcon（持荷 5min）→σcon→卸荷至零。各階段張拉持荷時間為5min，嚴禁一次加荷至鎖定荷載。

4 基坑支護變形監(jiān)測

由于本工程基坑開挖深度達20m，屬一級基坑，對周圍構建物、道路結構安全影響較大，為降低基坑施工對構建物和道路的影響，本工程加強對圍護結構頂部水平位移監(jiān)測和豎向位移監(jiān)測、周圍道路沉降監(jiān)測、位移監(jiān)測和裂縫監(jiān)測，安排專業(yè)測量人員定期監(jiān)測、記錄基坑和周圍構建物沉降變形情況。

4.1 基坑支護結構水平位移和豎向位移監(jiān)測

基坑支護結構監(jiān)測點設置在基坑中部和陽角處，水平和豎向位移監(jiān)測點為共同點，在基坑40m 外邊坡延長線上設置工作基準點，以水準儀、經(jīng)緯儀監(jiān)測基坑沉降和水平位移情況。土方開挖期間監(jiān)測頻率為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，增加監(jiān)測次數(shù)[2]。

4.2 周圍構建物監(jiān)測

本工程周圍構建物主要為臨近道路。測量人員在基坑外120m 布設三個基準點，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 設置通視測點，豎向測點按基坑對稱布設。基坑施工前，測量、復核觀測點高程數(shù)據(jù)，2 次觀測值差異應控制0.1mm 以內(nèi)。經(jīng)復核無誤后作為周圍道路沉降、位移基準值。基坑施工期間監(jiān)測至少1 次/d，混凝土筏板基礎澆筑完成后，按1 次/3d 頻率監(jiān)測[3]。在監(jiān)測過程中，如發(fā)現(xiàn)周圍道路異常沉降、變形等問題時，應向項目組、監(jiān)理單位匯報并制定相應措施后方可繼續(xù)施工。

經(jīng)跟蹤監(jiān)測，施工期間未發(fā)現(xiàn)異常沉降問題，基坑累計沉降數(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規(guī)范》（JGJ 311—2013）要求。

表1 基坑和周圍道路監(jiān)測控制

經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，基坑支護沉降、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效果良好，達到預期目標。

5 結語

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