于 建

(南通四建集团有限公司，江苏 南通 226300)

天津警备区“916工程”招待所项目基坑支护施工技术

于 建

(南通四建集团有限公司，江苏 南通 226300)

结合天津警备区“916工程”招待所基坑支护施工实例，对钻孔灌注桩和钢筋混凝土连梁水平支撑组成的复合支护结构进行了介绍，并对具体的施工工艺作了阐述，指出该结构再加上锚杆、锚喷支护、整体好、刚度大、施工简单，对基坑支护取得很好效果。

基坑支护，护坡桩，钢筋混凝土连梁，锚杆

1 工程概况

天津警备区“916工程”招待所项目位于天津市西青区洞庭路和外环辅道交口，建筑面积40 101 m2，地上6层，地下2层。本工程基础为筏式基础，基底标高-12.3 m～-13.9 m。本工程±0.00相当于黄海高程42.60 m。地面以下地层构造如下：1)表层为厚1.20～2.90(局部厚4.90 m)的粘质粉土及粉质粘土填土①层及房渣土①1层。2)标高38.08 m～41.03 m以下为粘质粉土、粉质粘土填土②层，褐黄色饱和、可塑；粘土，重粉质粘土②1层，可塑～硬塑；粘质粉土、砂质粉土填土②2层，可塑～硬塑。3)标高36.44 m～37.24 m以下为灰色、可塑的粉质粘土、重粉质粘土③层。灰～灰黄，可塑～硬塑的砂质粉土、粘质粉土③1层及灰黄色可塑～硬塑的粘质粉土、砂质粉土③2层。4)标高31.22 m～31.85 m以下为褐黄色密实的中砂④层，圆砾④1层及中上密的粉砾④2层。5)标高25.34 m～25.94 m以下为褐黄色，可塑～硬塑的粘质粉土⑤2层，圆砾⑤3层。6)标高20.14 m～20.64 m以下为密实的粉细砂层。7)标高15.84 m～18.64 m以下为杂色、密实的卵石⑦层。钻探最深至标高14.14(深28 m)仍为卵石层。地下水揭示三层：第一层为潜水，埋深1.50 m～2 m。静止水位标高为40.24 m～40.84 m。第二层潜水埋深11.50 m～12.30 m，标高30.14 m～30.73 m。第三层潜水埋深22.80 m～25.20 m，标高为16.94 m～18.64 m。

2 基坑支护方案简析

1)鉴于施工现场地面四周的建筑物及构筑物，地下的拆房残基及旧管线等隐蔽物，更由于三面围墙的局限性。我们认为基坑支护方式，采用护坡桩加锚杆比土钉墙锚喷稳妥。

2)因本工程所在地区，地下水位属于潜水，上层滞水水位离地表面仅1.50 m～2 m，故降水排水的质量特别重要，很多工程因为降水效果差，造成护坡桩钻孔缩径坍孔，难以成孔，土钉墙锚喷表面剥落甚至整面坍塌。后果十分严重。为此要求降水必须达到设计要求的深度。本工程采用大井眼降水，深度为23 m左右。保证了护坡桩及锚杆的顺利施工及基槽的顺利开挖。

3)本工程采用护坡桩加锚杆，土方先行下挖3 m，这样做有利于推进整体施工进度，缩短工期，也有利于降低成本。因为先进行土方开挖，桩顶连梁顶面在地下2.50 m处，锚杆的反力梁不必再另购型钢。直接利用了桩顶的钢筋混凝土连梁。钢筋混凝土连梁比型钢的截面面积大、刚度大、变形小，更有利于抗弯和抗剪，并且与锚杆的组合比钢梁严密。若采用钢梁作锚杆的反力梁，不但增加了购买材料的成本，还带来一系列的支护问题：护坡桩平面位置有一定的误差，桩周表面也凹凸不平，锚杆的倾角一般为15°～20°，因此钢梁侧面不能平贴在桩面上，也就是说不能形成面接触，只是线接触甚至是点接触。由于接触的不严实，当锚杆进行预应力张拉时就会产生很大的变形。变形位移的量，含有桩面与钢梁面的间隙；钢梁自身的弯曲变形；锚杆杆身的拉长变形；杆件与填料、填料与周侧土层的蠕变等。总之，综合位移量很大，很难满足规范的要求，这种位移量也很难区分出锚杆与土壤之间的准确变形，鉴于这种原因，设计者大都采用钢筋混凝土连梁作为锚杆反力，不去另购型钢，避免了各种弊病。

4)考虑到土方下挖3 m后，对空3 m高土坡的保护，常用两种做法：一种是采用锚喷。适当放坡，然后用铁丝罩面。覆盖再喷射砾石混凝土。另一种是在桩顶梁上插筋，设置构造柱挡土墙。后一种做法，支护牢固，直坡上下，给建筑施工增加了作业面。

3 护坡桩与锚杆简算

1)在基坑范围内大部分以粉质粘土及粉土为主，φ值较低，为简化计算，不再分层，略去c值，适当增大φ值，取φ=30°，取土的平均重度P=20 kN/m3；基坑周边地面的动、静载荷平均取q=20 kN。

2)取护坡桩桩径为0.6 m；设桩总长为13.5 m。嵌固深度4 m，依次验算后用锚杆拔力取得平衡。

3)用φ=30°算得主动土压力系数Ka=0.33；被动土压力系数Kp=3。

4)主动土压力Ea1=1/2·γ·H·H·Ka。

Ea1=1/2×20×13.5×13.5×0.33≈601 kN/m。

主动土压力Ea2=q·H·Ka。

Ea2=120×13.5×0.33≈89 kN/m。

被动土压力Ep=1/2·V·T·T·Kp。

Ep=1/2×20×4×4×3≈480 kN/m。

5)为使护坡桩保持平衡，则必须使桩上的作用力Ea，Ep及与桩顶锚杆拉力T保持平衡。在d点取力矩，使∑Md=0，则锚杆的水平拉力为:TA(H-Z)=Ea1·H/3+Ea2·H/2-Ep·T/3;

TA(16-3)=610×13.5/3+89×13.5/2-480×4/3;

TA=2 665/13≈205 kN。

设护坡桩间锚杆水平距离为1.20 m，则锚杆水平力为：

Tb=1.2·TA=1.2×242≈290 kN。

设锚杆倾角为15°，则锚杆抗拔力为：

Tu=Tb/cos15°=246÷0.965 9≈255 kN。

6)参照《土层锚杆设计与施工规范》，中密粉土及可塑的粉性土，在一次常压注浆的情况下，土层与锚固体间的粘结强度平均取80 kPa，则锚杆锚固段长度：

(K·TV)/(π·d·qs)=

(1.6×300)/(3.14×0.15×80)≈13 m。

经计算锚杆自由段：

L0=LT·sin(45°-φ/2)sin(45°+φ/2+θ)=

9×sin30°/sin(60°+15°)=9×0.5/0.965 9≈4.66。

现取5 m，锚杆总长度L=La+L0=13+5=18 m。

7)锚杆杆件采用3φ22螺纹钢，其截面屈服强度为：

3根×3.8 cm2×3 100 kg/cm2=35 340 kg≈35 t，满足了锚杆255 kN(25.5 t)的抗拔力要求。

4 施工顺序及施工工艺

1)第一步土方开挖，护坡桩钢筋笼绑扎及锚杆杆件组焊。a.第一步土方从自然地面标高42.60 m到标高39.6 m。深3 m，并按1∶0.3放坡。b.护坡桩钢筋笼共268个，主筋10φ22×13 m；加强筋2φ22×6 m，每笼加筋7个，1φ16×1.3 m，下料加工成外圆444 mm圆箍，搭接处双面焊固，箍筋为φ6盘条，螺旋式缠绕在圆笼，外周间距为200 mm。c.锚杆杆件，由3φ22×18 m组成，顶端焊倒刺，中段每隔2 m焊一组支托，尾端为φ50的40号中碳钢螺杆配以螺母、垫圈。锚杆中间穿入φ25的塑料注浆管，侧面绑附φ118的排气管，且用火烧丝固定。

2)钢筋混凝土连梁以上部位的基坑侧壁用锚喷支护。a.为安全起见在离地面2.2 m处，打入一排2 m φ20的钢筋，水平间距1.5 m，在其上压以φ6光圆钢组成200×200井字形网格，再用φ22钢筋横压在网格面上，用电焊焊固在锚杆尾端，以加强其整体性。b.在侧坡网格面上喷射石混凝土，强度等级为C20，坡面平整度为±20 mm。

3)护坡桩钻孔、吊笼入孔及浇灌。a.根据设计平面图，测定坡桩位，定出桩的中心点及桩顶标高(在侧壁钉上标志)。b.用步履式长螺旋机钻孔，钻孔孔位偏差不大于D/4，孔径+100/-50，孔深H±100，钻孔垂直度不大于1%；采用隔一打一，避免串孔。c.钻孔下笼后及时浇灌C25混凝土，不够一个桩量时，应及时补足，间隔时间不允许超过4 h。

4)锚杆钻孔及杆位置放。a.本工程锚杆孔径150 mm，钻孔深度许深不许浅，倾角15°±10°；锚孔孔位偏差±100 mm(遇障碍物时允许水平移动)。b.锚孔钻进及锚杆置放时应注意锚孔有无缩径及坍塌。遇坍孔或障碍物，排除障碍物或移位后重新钻孔。c.锚杆的尾部螺栓留在孔外，尺寸必须超过钢筋混凝土连梁内侧斜面10 cm～20 cm，螺栓丝扣外露部分用废旧纺织袋包裹，防止碰撞损坏。

5)锚杆孔压力注浆。a.先检查注浆管及排气管，管内有无堵塞，注浆管及排气管外露长度不小于50 cm。b.注浆用的水泥浆，水泥采用普通硅酸盐425号，水灰比控制在0.5左右。必要时可掺加减水早强剂。c.水泥必须搅拌均匀，严防杂质混入搅拌器内。d.水泥浆开始注入锚孔时，无压力要求，以注满排气管，将水泥或空气排净，排出的均为纯水泥浆为止，然后将排气管扎死，进行补浆。压力在0.5 MPa左右。e.约半小时后，锚孔内的水泥浆经过渗透消散、沉淀，孔顶形成空缺，因此必须进行二次注浆，注浆压力0.5 MPa～1 MPa，以不超过2 MPa为宜，稳定时间不小于3 min。

6)钢筋混凝土连梁施工。a.剔除桩顶浮浆，并将桩顶混凝土凿成毛面。根据梁底标高39.60 m及连梁尺寸，将基槽根土整平拍实。b.给锚杆螺栓加套管后，绑定连梁。c.放出梁顶面水平线，钉桩支模。d.浇筑C25混凝土，养护5 d～7 d。

7)满足养护期后，进行锚杆预应力张拉。a.每根锚杆预应力张拉必须一致，预拉时取(设计轴向拉力值)0.1 Nt～0.2 Nt，使锚杆完全伸直，使之受力均匀。b.张拉应力取锚杆抗拔力的80%，即255 kN×0.8=204 kN≈20 t(不用满量程的目的是为了取得土压力与锚杆压力的相对平衡，不到极限，留有余力)。c.拉应力达到20 t时，稳定压力延时3 min～5 min，然后将螺母拧紧锁定。

5 施工体会

钻孔灌注桩，桩顶连梁、锚杆、锚喷组成的复合支护结构，整体性好，侧面刚度大，施工简单，造价低。在挖土过程中，对周围建筑物均未产生不良影响；同时支护结构施工完两个月后进行一次测量，连梁位移最大处仅5 mm，整个支护结构基本符合“安全、适用、经济”的原则。

The foundation pit support construction technology of Tianjin garrison “916 project” entertainment project

YU Jian

(Nantong Fourth Construction Group Limited Company, Nantong 226300, China)

Combining with the foundation pit support construction examples of Tianjin garrison “916 project” entertainment, this paper introduced the composite retaining structure coupling with bored piles and reinforced concrete beams horizontal support, and elaborated the specific construction technology, pointed out that the structure coupled with anchor rod, anchor-plate retaining, overall good, just degree, simple construction, had good effect to foundation pit support.

foundation pit support, slope protection pile, reinforced concrete beam, anchor

1009-6825(2014)31-0081-02

2014-08-22

于 建(1967- )，男，高级工程师

TU463

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