许贵生 柳 茵

(通辽市交通工程局，内蒙古通辽 028000)

0 引言

随着城市建设的逐步发展，城市用地越来越紧张，因此，基坑的深度越挖越深，以满足或缓解用地的紧张，但是进而带来的是基坑支护的难度增加。目前，桩锚加上止水帷幕的联合支护结构也应运而生，而且快速发展，已逐步发展的越来越完善，越来越成熟。在深基坑支护类型中，桩锚［2］支护已在工程中得到了广泛应用，但桩锚的作用机理及设计方法还要有所改进，理论滞后于实践［3］。目前，王立明等人研究了考虑竖向土拱的桩锚与土钉的联合支护，推导出了土拱是位于锚杆和坑底之间的半个椭圆;椭圆的长轴在竖向，长短轴之比取决于锚杆的相对位置和土层的参数;同时研究了在桩锚支护结构中如何设置土钉的问题。陈肇元、王远祥等人指出，在桩锚与土钉墙联合支护结构设计计算方面，两种支护受力模型不同，因此，如何建立其计算模型还有待进一步完善。

1 工程概况

1)工程简介。拟建建筑位于太原市中心地带，拟建1幢32层住宅楼以及一幢3层商场，基坑总长92 m，宽约77．2 m，基坑周边环境较为复杂，最近建筑物距基坑边缘为10 m，基坑深度最深处达到14 m，因此综合考虑基坑安全等级确定为Ⅰ级。拟建场地地形北高南低，勘察期间各钻孔孔口标高介于780．72 m～783．40 m之间，最大高差2．68 m，场地所处地貌单元为汾河东岸Ⅰ级阶地。

2)地基土构成及岩性特征。根据野外钻探、原位测试、室内土工试验结果，场地地基土自上而下依岩性将其划分为13层，文中只列出在支护桩范围内的土层，现依层序分别叙述如下:

第①层:人工填土(Q2ml4)按其物质组成不同分为两个亚层叙述如下:杂填土(Q2ml4)杂色，主要以砖块、灰渣等建筑垃圾为主。该层物质成分杂乱，结构松散，均匀性差，厚度为1．67 m。素填土(Q2ml4)杂色，以粉土、粉砂为主，含煤屑、砖屑、植物根系等，厚度为3．26 m。第②层:细砂(Q1al+pl4)褐黄色，含云母、石英、长石等，稍湿～湿，稍密状态，颗粒级配不良，厚度为1．36 m。第③层:粉质粘土(Q1al+pl4)褐黄色，含云母、氧化物等，可塑状态，夹粉土透镜体或薄层，稍有光滑，无摇振反应，干强度及韧性中等，呈中等压缩性，厚度为6．06 m。第④层:细砂(Q1al+pl4)褐灰色，含云母、石英、长石等，饱和，中密～密实状态，颗粒级配不良，厚度为2．27 m。第⑤层:粉土(Q1al+pl4)褐黄色，含云母、煤屑、氧化物等，夹粉质粘土透镜体，湿，摇振反应中等，无光泽反应，干强度及韧性低，呈中等压缩性，厚度为8．12 m。第⑥层:细中砂(Qal+pl3)褐灰色，含云母、石英、长石等，夹粉质粘土透镜体或薄层，该层底部多夹有大量砾石，饱和，密实状态，颗粒级配不良，厚度为12．15 m。其中，土层的相关参数见表1。

表1 地基土抗剪强度分层指标统计表

3)场地水文地质条件。本次勘探揭露场地首层地下水类型为潜水，主要由地下水侧向径流补给。勘察期间实测混合稳定水位埋深介于5．02 m～8．23 m之间，稳定水位标高介于774．80 m～775．70 m之间。勘察期间为丰水期，地下水位季节性变化幅度约1．0 m。

2 工程基坑支护方案及施工工艺

拟建建筑物的开挖深度达到14 m深，由以上图层可以看出，开挖范围内主要为杂填土、素填土和细砂、粉质粘土，加上支护桩范围内的土层为细砂、粉土、中砂。而工程的地下水位处于细砂和粉质粘土层范围内，基坑的支护方案采用支护桩+锚索进行基坑支护，对于基坑的降水，除了要采用井点降水之外，同时采用三轴搅拌桩进行止水。

取设计中的一个代表性剖面对桩锚+搅拌桩止水帷幕进行分析，见图1。

图1 剖面图

1)基坑降水方案。考虑到场地的地下水水位位于基底以上，可考虑采用管井法进行降水。降水井布置在距基坑边5 m～7 m处，位置的布置要避开相应的上部结构的相关梁柱结构。降水井的孔径为0．7 m，内部采用直径为0．4 m的滤水管，内部放置洁净的砾砂(D=3 mm～5 mm)，不均匀系数小于2的滤料。降水井的最底部3 m设置不透水的沉砂管，另外电梯井附近布置降水井要相应的加深3 m～5 m;降水工程应该在开始开挖之前进行，直至地下水位降至挖土面以下0．5 m～1．0 m之后再进行开挖，以便挖土工作的顺利进行。

2)基坑支护方案。第一步，从地面开始到止水帷幕桩顶的3．5 m按照1∶0．5进行放坡，设置2道6 m长的土钉进行加固，土钉采用φ22螺纹钢。第一道土钉距地面1．5 m，土钉之间竖向间距1．2m，水平间距也为1．2m，并对土坡进行混凝土喷面，厚度为100 mm，采用C20的细石混凝土，内部设置了φ6．5@200×200单层双向钢筋网片。土钉注浆采用42．5普通硅酸盐水泥，注浆量每延米不小于25 kg，水灰比0．4 ～0．5。

第二步，开挖至－3．5 m开始进行水泥土搅拌桩的施工。采用单排三轴深层水泥搅拌桩，桩径为850 mm，桩间距600 mm，桩顶标高 －3．5 m，桩底标高 －24 m，总桩长 20．5 m，采用 P．O42．5普通硅酸盐水泥，水泥掺入比为被加固土重量(土重)的20%，单桩水泥用量约200 kg/m，水灰比为1．2～1．5，全长复搅。在水泥土搅拌桩桩顶－3．5 m到支护灌注桩桩顶－6．0 m之间设置两道土钉，长度、材料、间距等与第一步中土钉一样。

第三步，灌注桩及锚索的施工。从－6．000 m开始桩锚支护的施工，灌注桩桩径900 mm，桩间距1．20 m，桩长17．2 m嵌固10 m，灌注桩主筋均采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300级、加强筋采用HRB335级钢筋。锚索部位冠梁采用1 m×1 m，箍筋采用HRB335级、拉筋采用HPB300级，主筋连接采用焊接，焊接长度为10d，箍筋和拉筋与主筋之间绑扎或点焊，冠梁与灌注桩必须刚接。主筋采用HRB400级钢筋，而锚索采用的是4束φsj15．2钢绞线，1860级的拉力分散型锚索，注浆材料采用P．O42．5普通硅酸盐纯水泥，水灰比为0．4～0．5。在－6．4 m，－10 m的位置分别设置两道锚索，锚索的水平间距为1．2 m，自由段依次为10 m，8 m，总长依次为26 m，22 m。锚索与水平方向夹角均为15°。在－10．0 m处的锚索设置了腰梁。腰梁的详图见图2。

图2 腰梁及锚索的锚具图

3)基坑支护的相关施工工艺。a．灌注桩施工时桩内主筋采用搭接焊进行连接，与螺旋箍筋采用绑扎连接，加强箍筋与主筋之间必须点焊，点焊率50%以上，主筋要沿桩身均匀布置，并尽量减少钢筋接头;主筋间距、钢筋笼直径、箍筋间距、钢筋笼长度允许偏差分别为±10 mm，±10 mm，±20 mm，±100 mm;桩间土用100厚C20细石混凝土喷面，内设φ6．5@200×200的钢筋网，挂网要和灌注桩应可靠连接。b．为了确保基坑的稳定，锚索采用二次注浆工艺，二次高压注浆的注浆压力控制在2．5 MPa～5．0 MPa，注浆材料为水灰比0．45～0．55的水泥浆。注浆完成之后，养护至注浆体强度达到15 MPa以上之后再进行锚索的张拉锁定。锚索的张拉锁定力为0．7倍的承载力设计值。c．搅拌桩施工时要保证桩位偏差小于20 mm，垂直度偏差小于0．4%，桩桩搭接处不渗漏;相邻的桩施工间隔最长不超过24 h以保证桩桩之间的良好连接。帷幕的施工闭合处采取高压旋喷进行冷缝处理，消除搭接沟缝，保证最终不渗漏。d．土方开挖。土方开挖按设计要求，有计划有步骤的进行，不准随意开挖。施工单位应按设计要求做出具体的挖土方案;土方开挖顺序方法必须与设计相一致，应先中间，后周边，先主楼，后裙楼，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。土钉墙部分严格按照开挖一层土，施工一层土钉的原则施工，上一层土钉强度达到70%方可开挖下一层土，严禁超挖。

3 基坑施工的相关监测

各项监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值，且不少于2次。基坑监测完成时间为回填到标高±0．00，从基坑开挖到底面后到基坑回填到标高±0．00这段时间的观测间隔时间为7 d～15 d，遇到特殊情况应该缩短间隔时间，加密监测。监测点沿基坑周边进行布置，尤其是有建筑物的地方，监测点的间距不宜大于20 m。基坑每侧的监测点不得少于3个，即基坑每边至少要在两个角点及中心处各布置一个监测点，以便更好的及时的对基坑的变形进行预估。

基坑监测的相关允许及警报值见表2。

表2 监测数值表 mm

4 结语

严格按照基坑设计方案进行施工，并进行了严格的相关项目监测，以及施工过程的有效管理和对施工质量的严格把关，工程已经竣工，整个的施工效果非常好，基坑周边的土体及建筑物的变形都控制在规范允许范围内，充分体现了桩锚支护结构的可行性、安全性及相对的经济性。因为其中涉及到高压旋喷桩以及锚索的二次注浆等一些较新的工艺的实施，在施工之前应该做好线管的施工方案及材料机械的准备等等，并在施工过程中，及时发现问题，解决问题，及时做好设计方、监理方等与施工方之间的协调与合作，保证整个项目的顺利进行。

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［6］龚晓南．深基坑工程设计施工手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，1998．

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