□文/张威 任景煜

桩锚支护技术在工程中的应用

□文/张威 任景煜

天津地区大多为软土地基，锚杆工艺多年来因自身对土体的强度要求，限制了该支护施工工艺在本地区的应用。近年来，针对天津地区土体软弱的特点，突破性地发展出非常规锚杆-桩锚技术。其桩径比普通锚杆大2～3倍并且因采用旋喷成桩，不仅具备锚杆原有特性，而且增强了对土体改良和加固的效果。在基坑面积较大且深度适宜的工程中应用，与采用内支撑相比，更简便、省时、经济、安全且支护效果良好。

桩锚；旋喷桩；软土；地基；支护

1　工程概况

馨睦家园工程坐落于西青区大寺镇周庄子村，占地面积约为83256.7m2，地块周长约1235.2m。该工程地上为15幢住宅楼及附属建筑。建筑面积149800m2，整体地下车库面积为46 677 m2，现场自然地坪-1.400 m，基坑底标高为-6.800m，基坑净深度达-5.400m。

2　周边环境及红线位置概况

基坑东侧为津港公路，东侧地下室外墙距用地红线10～13m，津港公路距离东侧地下室外墙约56m。基坑西侧地下室外墙距红线为3.6～19.7 m，北侧地下室外墙距红线为14～34m。西、北、东三面周边开阔，故考虑采用i=1∶0.7两段式放坡。基坑南侧地下室外墙距居民楼（4栋6层砖混住宅楼，条基埋深1.400 m）19～26m，外墙与居民楼间现有围墙一道（红线位置）。地下室外墙距围墙5m。南侧不具备放坡条件，需垂直开挖，故进行深基坑支护设计。

3　地质情况

3.1场地地层分布及土质特征

该场地埋深70.00 m深度范围内，地基土分为8层，按力学性质可进一步划分为14个亚层。

与基坑设计有关的场地工程地质条件及基坑围护设计参数见表1。

表1　土层物理力学性质

续表1

3.2地下水位及类型

场地地下潜水水位如下：初见水位埋深2.00～2.80 m，相当于标高0.54～-0.08 m。静止水位埋深0.76～1.80m，相当于标高1.54～0.92m。表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。一般变幅在0.50～1.00m/a左右。

3.3浅层地基土渗透性

根据室内试验结合各层土性质，提供埋深20.00m以上各层土渗透系数及渗透性见表2。

表2　渗透系数及渗透性

4　基坑支护设计方案

4.1基坑支护难点

1）基坑规模大。本工程开挖面积超过4.79万m2，属超大规模基坑。

2）基坑安全性要求高。基坑南侧有多栋建筑物，施工时受到基坑开挖、大气降水以及施工动载等许多不确定因素的影响，使基坑开挖具有一定的技术风险性。

4.2支护方案的优选

结合基坑面积大、周边环境条件差异较大等特点，就围护方案设计展开了多轮探讨，计划在基坑周圈采用止水帷幕，除南侧外，采用两级放坡+双轴搅拌桩止水的支护止水形式，对于南侧需垂直开挖的情况，提出3套解决方案。

1）方案一。在南侧连续打6排水泥搅拌桩，形成格构式水泥桩重力坝挡土墙，将止水与支护功能统一。但拟建建筑物与围墙（红线）距离仅7m，施工作业面不足。

2）方案二。在南侧止水帷幕内打钢板桩，作为支护体系。此方案最为经济，但考虑到埋深较大，钢板桩作为悬臂结构在土体侧压力下变形较大，可能造成原有建筑物过大沉降。

3）方案三。在南侧止水帷幕内采用钻孔灌注桩挡土+加筋水泥土桩锚的支护止水形式。此种方案不但满足了作业面的要求，造价也相对节约且安全性较好。

综合考虑建筑场地周边环境、施工条件、场地土质情况、基坑深度、工期及经济效益等多方面因素，本着安全、经济、方便施工的原则，最终选定了方案三。

5　施工过程

5.1支护结构施工

5.1.1场地东北西侧

采用两级放坡+双轴搅拌桩止水帷幕的围护体系。

1）自然放坡。第一级坡高2.6 m，坡宽2.5 m；中间设置1.0m宽的马道；第二级坡高2.6m，坡宽2.5m。

2）止水帷幕。坡顶外侧使用单排双轴水泥土搅拌作为止水帷幕，双轴水泥土搅拌桩止水帷幕为φ700 mm@900mm，桩长10.0m，深入坑底以下5.8m。

5.1.2场地南侧

采用钻孔灌注桩挡土+加筋水泥土桩锚+双轴搅拌桩止水的围护体系，见图1。

图1　基坑支护剖面

1）钻孔灌注桩。根据周边环境条件以及坑深情况采用围护桩φ600 mm@1 000 mm，桩长9.5 m，深入坑底以下5.6m。

2）止水帷幕。钻孔灌注桩排桩外侧结合单排双轴水泥土搅拌作为止水帷幕，双轴水泥土搅拌桩止水帷幕为φ700mm@900mm，桩长10.0m，深入坑底以下5.6m。

3）加筋水泥土桩锚。基坑竖向设置一道桩锚，钻孔灌注桩顶部设置压顶冠梁兼作桩锚的围檩。桩锚参数见表3。

表3　桩锚参数

4）桩锚施工。首先完成水泥搅拌桩止水帷幕及钻孔灌注桩。养护期后，于灌注桩内侧开挖约1.5m深，根据加筋水泥土桩锚施工机械作业要求适当留出工作面约3 m，进行旋喷桩施工并在灌注桩顶部做出冠梁，兼作桩锚的围檩。桩锚内部为3根7φ5mm钢绞线。待桩体达到养护期后，对钢绞线进行张拉锚固，张拉应力控制在25kPa。每3根桩锚一组以槽钢为联系，固定于冠梁内侧。

5.2基坑开挖与降排水

5.2.1土方开挖

采用两步接力退挖，人工配合机械开挖。第一步挖至-4.100m，第二步挖至槽底以上300 mm处，人工平槽底。自西向东，由南北向中间开挖。出土口设在东侧靠津港公路方向，宽约10 m。出土口采取垫钢板措施，保护放坡坡道。

围护结构达到设计强度后方可进行基坑土方开挖。桩锚部位施工时要严格遵循先锚后挖原则。先开槽挖出桩锚施工的空间，待桩锚施工完毕（开挖—成桩—张拉锁定），再继续向下开挖，严禁先挖后锚。南侧桩锚部位施工时，土方开挖应严格实行“分段开挖、留土护壁、限时开挖加锚”，将基坑开挖造成的周围设施的变形控制在允许的范围内。应尽量缩短基坑无桩锚暴露时间。严禁机械碰撞围护墙、工程桩、锚头和降水井。土方开挖顺序以先开挖对围护桩体位移要求较低一侧的土体，再开挖对围护桩位移要求较高一侧的土体为基本施工原则。

5.2.2降排水

基坑采取坑外帷幕隔水，坑内大口井降排水的方式。坑内大口井使用无砂混凝土井管进行降水，间距约20m，共布置147口，井深10 m，井径800 mm。降水需在开挖前两周左右进行。地下水降低至相应标高（坑底以下500～800 mm）后方可开挖。开挖后在基坑底部周边及中部设置循环排水盲沟。坑外沿坑周每40 m设置一口水位观察井，井深9 m。基坑开挖时应每日监测抽水量及坑内地下水位，见图2。

图2　降水井平面布置

6　监测

本工程主要检测坡顶及桩顶的水平位移。观测频率：基坑开挖期间为2 d/次，底板浇筑后7 d内为3 d/次，7～14 d为5 d/次，14～28 d为7 d/次，超过28 d为10d/次。报警值：坡顶水平位移及桩顶水平位移日变化速率10mm，绝对值50mm。

根据观测成果显示，总体变形呈抛物线，桩顶较大，底部较小。日变化速率均＜10mm，累计值未超过20 mm。施工期间未发生安全事故。

7　结语

加筋水泥土桩锚技术在本工程应用上，因桩锚构件的局部革新和桩锚组合设计上的优良表现，使得受力更合理。实践表明其工艺简单，施工占工期短，所需工作面较小。对作业环境要求较低，操作安全，相比其他围护结构较经济。围护结构变形小。但该工艺对于土体有一定要求，当土体不能达到其工作状态要求，可考虑与土钉墙工艺协同工作；还需考虑如何将红线以外的桩锚内部钢绞线消除的问题，以减少对周边将来拟建深基础建筑的影响。桩锚结构在本工程中得到了满意的应用，很好地解决了作业面狭窄和变形控制严格的问题。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.04.012

□任景煜/天津市天洲房地产投资集团有限公司。

□TU473.1

□C

□1008-3197（2015）04-27-03

□2015-04-07

□张威/男，1959年出生，工程师，天津一建建筑工程有限公司，从事建筑工程管理工作。