擴孔錨桿與SMW 工法組合在基坑支護中的應用

陽佳丁YANG Jia-ding

（廣東佛盈匯建工程管理有限公司，佛山 528000）

0 引言

基坑支護施工質量控制要以項目質量要求為依據，在這一視角下，利用擴孔錨桿與SMW 工法組合，對基坑支護結構進行優化，并在擴孔錨桿控制與SMW 工法結合的視角下，通過軟土基坑施工質量控制，對基坑軟土層以及側壁穩定性的提升等有促進作用。在進行圍護樁施工的過程中，則需要從基坑支護結構的力學性能要求以及支撐結構施工難度的角度進行優化，提高基坑支護的力學穩定性以及可靠性。因此，采用擴孔錨桿以及鋼筋混凝土支撐組合的方式進行施工，提高深基坑的支護質量，在節省工期的前提下，可提高支護結構的施工控制水平，將基坑變形控制在允許范圍內，可達到基坑支護的預計施工目標。

1 工程概況

某工程包含主樓以及地下室三層，主樓的總高度為197.0m，總層數為42 層，裙樓高度為18m，有4 層。基坑的實際深度為15.25m，安裝支護結構的周長為430m，總面積約為13214m2。·88·廣東建筑2022 年根據巖土層勘察結果可以發現本工程的基坑施工會受到粉質粘土、卵石以及花崗巖等因素的影響，出現基坑穩定性降低的情況。土層計算參數如表1 所示。

表1 場地土層物理力學參數

本工程在實際施工中，由于基坑的開挖深度相對比較大，因此，在支護結構施工中，整體支護結構的最大深度可以達到15.25m。在本工程項目中，地質環境的整體環境相對較差，淤泥的厚度最大可達到6m 左右，且淤泥中含有大量的圓礫中砂/卵石等，最大厚度可達到8m 以上。在本次工程施工中，支護結構部分的施工工期比較緊張，且施工技術質量要求比較嚴格。為保證項目施工，對施工成本及安全等也需要進行針對控制，從而保證支護結構施工的綜合水平。

2 擴孔錨桿與鋼筋混凝土支撐組合支護體系

2.1 支護方案比選

在對支護方案的實際施工與應用進行分析中，考慮到本次基坑施工的深度要求為15.25m，所以，需要對基坑的實際情況進行勘察，基坑位置有6m 厚的淤泥層，增加了基坑支護結構的實際施工難度。SMW 工法在實際應用中，具有施工速度快的特性，且施工質量可獲得有效的保證，可達到止水、止泥的目的。近年來，SMW 工法在廣東地區軟土基坑支護中的應用比較多，基本取代了傳統灌注樁施工。在砂層或者淤泥夾砂等施工場地中，可發揮SMW 工法的攪拌樁特性，提高支護結構的止水效果，對提高H 型剛樁以及攪拌樁的剛度有促進作用。因此，結合SMW 工法樁特征，可以與外拉錨或者內支撐等結構配套使用。外拉錨大多是采用注漿型錨桿進行施工，因為注漿型錨桿的承載能力相對比較低，且桿體比較長。在實際施工中，施工工藝比較簡單，廣泛地應用到基坑支護施工中。但是，在深大基坑支護結構中，注漿錨桿無法滿足支護結構的剛度要求。因此，采用擴孔錨桿可彌補這一缺點，擴孔錨桿的單根錨桿承載力比較高，進一步降低支護成本的同時，可提高支護結構的施工質量。SMW 工法樁在實際施工中，采用HN700×300 型鋼進行密插施工，樁長度為24m，水泥攪拌樁為φ850。在實際施工中，SMW 工法樁的應用中，在水平向安裝支撐體系，并結合基坑支護結構的施工要求進行針對施工。根據本次項目前期勘察結果，在實際施工中，準備了兩套施工方案，第一套施工方式是采用兩道擴孔錨桿+一道鋼筋混凝土水平支撐的方式進行施工，第二套方案是采用兩道鋼筋混凝土水平支撐的方式進行施工。結合理論研究，錨索的位置距離基坑坡頂越近，則產生的支撐效果越明顯。基坑在水平位移的過程中，水平位移與內力會形成夾角，以夾角為最優的支撐點，可提高支護結構的有效性。因此，在本次施工中，水平位移的點選擇在距離基坑坑底0.4m 的位置進行施工。

在本次的施工研究中，方案一是根據基坑的深度，按照從上到下的方式，對基坑兩側采用兩道擴孔錨桿+一道鋼筋混凝土支撐的方式進行施工，擴孔用的錨桿則是以25mm 直徑的HRB400 螺紋鋼為材料，擴孔的直徑要在400mm 以上。坡頂以下2m 的位置，則是按照1:0.8 的坡率進行支護施工。第一道擴孔錨桿的位置是在基坑底部向上2m 的位置，長度為24m，產生的間距為1.2m，第二道擴孔錨桿的安裝位置與第一道錨桿之間存在3.5m 的間距，具體剖面如圖1。在方案二的設計中，在2m 位置安裝邊坡噴錨，具體的鋼筋結構剖面如圖2 所示。

圖1 方案一支護剖面

圖2 方案二支護剖面

圖3 為支撐平面布置圖。在本次的基坑支護結構施工中，在西北角與西南角的位置，安裝的支撐梁寬跨度較小，緊扣裙樓的位置，因此，在實際施工中，選擇用角撐的方式進行支護結構施工。從經濟角度以及安全角度進行分析，基坑中部的支護結構由于對撐結構比較多，所以，利用方案一有一定的優勢，具體的對比結果如表2。

圖3 支撐平面布置圖

表2 方案一和方案二基坑支護造價對比 （單位/元）

結合基坑支護結構的施工要求，按照方案一進行施工中，設計方案的最大剪力值為403.2kN，設計的最大彎矩值為673.3kN·m，支護結構所產生的最大位移為32.46mm，支撐結構的軸力為7213.2kN。選擇方案二進行施工，最大剪力值為442.5kN，設計的最大彎矩值為11.4kN·m，支護結構所產生的最大位移為35.89mm，支撐結構的軸力為1668.2kN、7693.8kN。從上述指標進行分析可以發現，兩個方案都符合本項目的施工要求。但是，相對比之下，方案一的受力更加合理。因此，在本次的施工中，選擇第一套基坑支護結構的施工方案。

2.2 支護結構受力分析

本基坑支護結構的最大位移為32.46mm，在對支撐結構進行拆除后，產生的最大位移為31.39mm，基本可以滿足本次基坑結構的施工要求。在土壓力相對比較低的情況下，擴孔錨桿在對支護結構施加一定的預應力后，可對支撐結構的位移變化進行控制。本次施工的位移峰值相對比較深，三道支錨的支座支撐作用明顯，這說明擴孔錨桿的安裝與應用，可以起到內支撐的作用。

第一道錨桿在實際應用中，水平軸力為184kN，第二道錨桿完成施工后，水平向軸力為198kN，本工程中的三道支錨結構，水平軸力分別為153kN、165kN、801kN，這說明鋼筋混凝土結構可以對基坑起到一定的支撐作用。此外，根據錨桿內力以及位移之間的變化曲線可以發現受支錨的剛度影響，鋼筋混凝土的支撐力擴大，其對基坑的支撐作用也會提升。具體如圖4 所示。

圖4 支護剖面計算結果

3 監測結果

擴孔錨桿與SMW 工法的聯合應用下，對本工程的支護結構水平位移、變形以及錨桿的應力變化、地下水位變化、支撐軸力等相關數據進行監測與分析。分析結果說明，在實際施工中，實際支護結構的樁體變形數值與理論計算的數值基本保持一致。從實際測量的角度進行分析，支撐結構的最大位移變化為26mm～35mm，可以滿足相關規范對本次工程施工的要求。從最大位移值的角度進行分析，支護結構所產生的最大位移在地下14m 的位置，相對理論數值要大，這是因為在基坑開挖的過程中，底部施工對基坑底部的表層土會產生影響，導致基坑支撐結構的壓力出現變化。具體變化如圖5 所示。

圖5 典型監測點深層水平位移曲線

從深層水平位移比對的角度進行分析，則需要對剪力變化、彎矩變化等進行綜合監測與分析，在這一方面，實際測量的數據與理論計算的數據基本保持一致。擴孔錨桿的應用可有效分擔基坑側面壁土的壓力，可提高基坑支護結構的施工合理性與有效性。本基坑完成施工后，坡頂沉降最大值為25mm，荔園路的地表沉降最大值為10mm，錨桿的整體軸力最大值為220kN，且軸向拉力小于標準值。項目實際施工后，周邊道路的地表并沒有出現明顯的裂縫。

4 結論

綜上所述，基坑支護結構在實際施工與監測中，基坑變形的趨勢與理論值基本保持一致。在實際施工的過程中，各項變形基本在可控范圍內。在基坑支護施工的過程中，擴孔錨桿與SMW 工法的組合應用具有一定的可行性，通過兩道擴孔錨桿與一道鋼筋混凝土的水平支撐，可有效控制基坑深層的水平位移，擴孔錨桿與SMW 工法可結合在一起，提高基坑支護施工的止水效果，降水難度也會相對降低。對同類型的工程施工有借鑒意義。