基于某工程项目大基坑开挖的锚杆支护研究

2014-11-09邓志勇

山西建筑 2014年4期

关键词：断面图张拉锚索

邓志勇

(浙江工商职业技术学院，浙江宁波 315012)

1 宁波某县金融中心工程概况

该金融中心工程项目位于宁波某县西边CBD中心，东至前进路，南至江岸路，西至海宁北路，北至某居民住宅小区。金融中心工程项目总用地面积13 800 m2，总建筑面积83 690 m2，建筑总高度100 m，地上 23层，地下2层［1］。

2 宁波某县金融中心工程基坑情况

2．1 基坑内基本情况

宁波某县金融中心工程±0．000标高相当于黄海水平面高程23．900 m，室内地面与室外地坪高度之差为0．15 m，地下室底板标高为－9．55 m，底板厚20 cm，底板下设100 mm厚C15混凝土垫层。基坑呈长方形，长108．5 m，宽120 m，面积比较大，在施工中属于大基坑。

2．2 基坑周边情况

本项目基坑北面为正在规划中的桃园南路，桃园南路的外侧是某居民住宅小区，基坑东面靠前进路，基坑南面靠江岸路，基坑西面靠海宁北路，基坑边布满很多污水管线、自来水管线、雨水管线，管线外侧是一条外环路，外侧布满电线管线。根据本基坑开挖深度及周边环境特点，按浙江省标准DB33/T 1008-2000建筑基坑工程技术规程相关规定，本基坑工程安全等级属一级基坑。

2．3 基坑地质条件

2．3．1 基坑所在场地土层情况

根据浙江省工程勘察研究院2010年2月该工程岩土工程勘察报告(详勘)，本工程地震基本烈度小于6度，建筑场地类别为Ⅱ类。基坑所在场地土层结构分为6层，具体情况见表1。

2．3．2 地下水情况

在基坑开挖影响范围内，场地地下水主要为浅层孔隙潜水，地下水位受气候和环境影响明显;除表层为素填土，渗透性好富水性强外，其余均为渗透性弱的粘性土层。经过勘察，基坑场地地下水水位埋深为0．6 m～1．0 m。

3 基坑支护施工方案设计原则

本基坑支护施工方案，既要保证安全，又要技术经济，可以按以下原则编制:

1)在基坑土方开挖施工中，确保基坑内基础和基坑外土体的安全;2)保证基坑支护结构强度、刚度和稳定性，确保支护结构在地下室施工时安全没有问题;3)在确保基坑内基础和基坑外土体的安全前提下，应尽量使施工方便，从而控制和降低基坑支护工程成本［2］。

表1 场地各地层简况

4 基坑支护施工方案的提出

本工程位于城市市区，由于基坑周边靠近的地方有在建楼盘及地下管网、道路，基坑支护结构的水平位移对这些物体的影响很大，因此，本项目基坑的施工很复杂，面临一定的困难。为了安全施工，需要进行基坑支护。本着安全可靠经济合理的原则，经过认真计算和多方案比较，选用的施工方案是:在基坑周边先用间距7 m排桩进行挡土，再用土层锚杆进行支护。桩锚支护结构利用桩及预应力锚杆变形小的特点有效控制基坑边坡支护结构的水平位移，减少了对四周临近建筑物及市政设施的影响，保证基坑周围民房及市政设施的安全使用和宁静文明的施工环境［3］。

4．1 绘制基坑支护施工平面布置图

根据以上本工程项目基坑的特点，本工程采用排桩进行挡土，再用土层锚杆进行支护，其结构平面布置如图1所示。

由图1可以看出，沿着基坑的四周有锚杆，这些锚杆的间距为1 m，都分布在基坑外边，环绕基坑的边沿有过梁横向支撑土体，每隔7 m有排桩竖向支撑土体。基坑里面的基础是桩基础，土方开挖被分成11个区域。土方开挖时基坑出土的地方有三个，两个分布在基坑的西边，一个分布在基坑的东边。

图1 基坑支护平面布置图

4．2 绘制土层锚杆的支撑构造详图

从基坑支护及开挖平面布置图上可以看出，沿着基坑壁，有四种类型的断面图，即1—1断面图、2—2断面图、3—3断面图、4—4断面图，这里以土层锚杆支护4—4断面图为代表，具体见图2。它描述了锚杆支护土层竖向状况、锚杆分布的位置、锚杆选用的材料、排桩竖向状况。

图2 4—4土层锚杆支撑构造详图

在4—4断面图里，排桩要埋入地下18．4 m，锚杆有三层，标高分别是－1．70 m，－3．40 m，－5．10 m。基坑内地面标高是－9．55 m，下面是承台及承台垫层。

5 土层锚杆支护的施工方法

5．1 施工过程

土层锚杆支护按照施工过程，可以分为锚杆放样、钻孔清孔、锚索的制作与安装、压力灌浆、锚索张拉与锁定几个步骤。

5．1．1 锚杆放样

锚杆分成三排，第一排锚杆钻孔孔径中心在自然地坪下1．70 m(－1．70 m)，每个孔间距1．00 m，锚杆长度 22 m，倾角 10°;第二排锚杆钻孔孔径中心在自然地坪下3．40 m(－3．40m)，每个孔间距1．00 m，锚杆长度15 m，倾角10°;第三排锚杆钻孔孔径中心在自然地坪下5．10 m(－5．10 m)，每个孔间距1．00 m，锚杆长度15 m，倾角10°。

5．1．2 钻孔清孔

本基坑采用了锚杆支护，锚杆直接用锚管无法打进，需先用旋转式钻孔机钻出直径为150 mm的孔洞，孔洞间距1 000 mm，锚杆按10°打入，成孔至设计深度后需对锚管内进行注浆。

5．1．3 锚索的制作与安装

1)锚杆下料长度=锚杆设计长度+1．1 m。

2)用Φ22钢筋作为锚杆，其自由端部分应该涂满黄油，并且套一个塑料管，两端牢牢地绑好。

3)锚索在工厂完成加工，经过检验合格后运输至孔口。入孔前注浆管和锚杆平行并在一起，接着将锚索和注浆管同步送入孔内，直到孔口外端剩下1．1 m。如果出现锚索插入孔内困难，不要用力继续插入，而应该拔出钻管，清除钻孔内土，重新开始。

5．1．4 压力灌浆

安装锚杆后，采用注浆机对孔洞进行注浆，压力不小于0．5 MPa，灌浆管距孔底0．2 m，注浆开始稳压数分钟，待注满水泥浆及端部注满砂浆后，逐渐向外拔注浆管，直至拔至孔口，确认浆液注满锚孔，以水泥袋子等堵塞孔口，并用湿粘土封堵孔口。

5．1．5 锚索张拉与锁定

1)张拉前应好好处理GL表面锚索孔口使其平整，规避应力集中问题。

2)张拉的过程中，锚固端的弯矩强度应该达到15 N/mm2。3)张拉时，锚索的头部的地方不放置锁片，张拉力应该达到设计值后卸载至零，再在锚索的头部的地方放置锁片。

4)张拉的过程中，按照设计要求进行张拉力分级及观测时间操作。

5)考虑到本项目中锚杆水平间距只有1 m，在张拉的过程中，互相有影响，因此本工程项目采用“跳张法”的张拉顺序进行张拉。

5．2 施工过程中注意问题

1)在锚杆支护施工期间，不得在基坑顶面堆载，以免施工期间边坡坍塌，施工完成后，支护区应避免重车沿基坑边行驶，堆载重控制在15 kN/m2。

2)锚杆支护应分层施工，分层深度满足修整后的裸露边坡在完成支护时间内(即及时锚杆插入和喷射混凝土作业)保持自立稳定。

3)分层支护，分层开挖，在完成上层锚杆与喷射混凝土作业及3 d～4 d的混凝土保养龄期以前，不得进行下一层深度的开挖。

4)土钉成孔前，按设计尺寸定出孔位并作出标记和编号，孔位的允许偏差不能过大，钻孔的倾角误差不大于3°。

5)作为锚杆的钢筋搭接长度不小于200 mm，如为焊接则不小于钢筋直径的10倍。

6)喷射混凝土终凝后2 h，连续养护至达到混凝土设计强度［4］。

6 锚杆支护施工时基坑及周边道路变形监测及应急措施

基于本基坑的特点，监测是指导基坑锚杆施工的重点。基坑施工中，应进行全过程的监测，信息化的施工。

6．1 监测内容

1)围护沿深度的水平位移情况监测;

2)基坑周边道路下沉监测。

监测报警值:土体水平位移警戒值为45 mm，日水平位移增量不得连续3 d大于3 mm/d。

6．2 监测要求

开挖前，应对周围环境作一次全面检查，特别是基坑周边上邻近建、构筑物、道路。基坑四周东南西北各个方位均设一个监测孔，由宁波市勘测设计研究院负责监测土体水平位移情况。监测频率根据基坑施工进度调整，一般每天观测一次，如遇位移、沉降及其变化速率较大时，应增加观测次数。在基坑周边每条马路上设置4个沉降观测点，每一个观测点间距为15 m，由本项目施工员每天观测2次(早晚各一次)。并每周将土体位移情况数据汇总，整理成书面报告。每天的监测结果及时提交施工、监理，异常情况及时与甲方、设计、监理联系。

6．3 应急措施

施工现场应预备一些草包、钢管、钢筋等应急材料，必要时备压力注浆和喷射混凝土设备。挖土接近坑底出现险情时，应回填土方以便保留基坑四周的土方，待设计采取措施加固后，再继续施工。若在基坑锚杆支护施工中发现地下水渗入基坑底或基坑壁，应立即进行补漏处理，及时采用注浆或快硬水泥修补。若坑底位移过大可填压草包或分段开挖浇筑混凝土挡墙。