靳高明 包胜昔 王宝成

摘 要：甘肃省人民医院7#楼、8#楼在深基坑支护降水过程中采用咬合桩+预应力锚索，通过导板定位、咬合桩硬切割和测斜技术应用，保证了饱和砂岩层深基坑施工安全，提高了经济效益和社会效益，可为同类项目提供借鉴。

关键词：饱和砂岩层;深基坑;咬合桩;预应力锚索

中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）16-0047-03

Abstract： The 7# and 8# buildings of the People's Hospital of Gansu Province used occlusal piles + prestressed anchor cables in the process of deep foundation pit support and dewatering， which guaranteed the safety of deep foundation pit construction in saturated sandstone layer through guide plate positioning， hard cutting of occlusal piles and application of inclinometer technology， improved economic and social benefits， and could provide reference for similar projects.

Keywords： saturated sandstone layer;deep foundation pit;occluding pile;prestressed anchor cable

甘肃省人民医院7#楼、8#楼位于兰州市城关区，基坑开挖深度15.45～17.15 m，四周臨近原有建筑物。基坑地质构造从上至下依次为杂填土层、粉质黏土层、卵石层、砂岩层，地下水埋深为7.0～9.3 m，砂岩层含水呈饱和状。在研究饱和砂岩层物理力学特性的基础上，经多次论证，本项目深基坑支护采用咬合桩+预应力锚索支护降水方案[1]。

1 咬合桩+预应力锚索支护体系概述

1.1 咬合桩+预应力锚索支护体系设计

依据甘肃省人民医院7#楼、8#楼基坑周边环境，分析饱和砂岩层物理力学特性、基坑周边道路与建筑物位置、基础特点，深基坑采用咬合桩+预应力锚索支护方案。沿深基坑周边共布置钢筋混凝土支护桩303根、素混凝土止水桩303根，桩径均为1 200 mm，相邻桩咬合250 mm，桩长为16.65～21.80 m，支护桩、止水桩在持力砂岩层中的嵌固长度均为8.0 m。

先施工素混凝土止水桩，待其混凝土凝固、强度达到5 MPa以后，再施工钢筋混凝土支护桩，利用旋挖钻机成孔，在相邻的两素混凝土桩之间用旋挖钻头切削两侧的素混凝土桩，与素混凝土止水桩咬合250 mm。桩基施工完成后，在止水桩上沿高度方向设置2道预应力锚索（局部设3道），预应力锚索采用3根直径为15.24 mm的钢绞线，与水平面成12°～15°的夹角。

1.2 施工流程

施工流程如下：施工准备→测量定位与放线→桩位确定→导板施工→咬合桩成孔→咬合桩混凝土浇灌→冠梁施工→基坑开挖→预应力锚索钻孔→锚索安装→锚索注浆→腰梁安装→锚索张拉锁定。其中，咬合桩施工采用跳桩法，先施工B桩（素混凝土桩），后施工A桩（钢筋混凝土桩），如图1所示。

2 咬合桩+预应力锚索施工技术措施

2.1 测量定位与放线

本研究采用全球定位系统（GPS）、DS3型水准仪在施工现场定位测量，完成平面坐标控制点和高程控制点的设置，为咬合桩施工提供定位控制点[2]。

2.2 桩位确定

钻机就位前，在距桩位四周一定距离设4个控制点，当四周量出的距离差值小于1 cm时可开钻。采用经纬仪或线坠检查钻杆的垂直度，经过2～3次的下压调整使钻杆的垂直度控制在10 mm之内，垂直偏差控制在0.3%以内，如图2所示。

2.3 导板施工

2.3.1 导板施工工艺。导板采用专用模具支设，施工流程如下：土方平整→2∶8灰土回填→专用模具安装→钢筋绑扎→混凝土浇筑。

2.3.2 导板构造。导板采用300 mm厚的C20钢筋混凝土板，内配钢筋网片HPB300 [Φ]6.5 mm@400 mm×400 mm;导板沿咬合桩中心线向外扩500 mm，向内扩6 000 mm;桩位定位孔直径比桩径大100 mm;导板表面平整度控制在20 mm。导板构造如图3所示。

2.4 咬合桩成孔

钻机就位后，必须保持水平与稳固，通过调整使钻机的主动钻杆保持垂直，垂直度偏差控制在0.3%以内。在饱和砂岩层施工时，为了防止咬合桩相邻桩体在切割施工时出现混凝土“管涌”，造成已成桩的桩体扰动，相邻桩体采用硬切割技术，在素混凝土桩强度达到5 MPa后采用旋挖钻头切削原桩体进行咬合。在粉土层内，钻机的进尺控制在80～90 cm/次;在砂岩层内，钻机的进尺控制在40～50 cm/次。在钻进过程中，钻杆的提升速度控制在0.45 m/s，防止孔内坍塌和斜孔。

钻进期间，应根据实际地质与钻孔深度及时调整泥浆比重，并控制钻头在孔内的升降速度，防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方[3]。成孔桩位除桩机自身进行调平控制外，每钻进一定深度后用TS-100全自动超声成孔检测仪对孔测斜，及时调整桩身垂直度。成孔深度达到要求后，采用测孔器对孔深、孔径、孔壁垂直度进行检查。当咬合桩桩体垂直度偏差不大或入土深度不大时，宜采用旋挖钻机的顶升与推拉油缸调节钻杆的垂直度;当咬合桩桩体垂直度偏差较大或入土深度较大时，可向孔内填砂或黏土，再采用钻机油缸进行纠偏。

2.5 咬合桩混凝土浇灌

2.5.1 安装导管。注混凝土的导管可采用直径300 mm的无缝钢管，每节长度宜为2.5～3.0 m，调节导管长度宜为0.5～1.0 m。安放前，应认真检查导管，确认是否按照要求安装密封圈，是否涂抹润滑油。导管安装过程中，应安排专人对导管规格、接头、管内壁清理、密封性能等进行检查，下放导管前，导管的丝扣要对齐，并用扳手拧紧。

2.5.2 咬合桩混凝土浇筑。合桩混凝土浇灌前，应先对导管、漏斗、隔水塞、充气球胆与测量仪器等进行检查，确保符合要求。混凝土坍落度宜控制在180～220 mm，第一次灌注混凝土的数量应按照导管埋入混凝土的深度不小于1.0 m进行计算，在每根桩的混凝土浇灌过程中应始终保证导管埋入混凝土内的深度在2～6 m，防止泥浆侵入导管内造成混凝土夹泥或断桩。在混凝土填满整个导管后，不得急于拔管，应留振5～10 s，然后通过钻机的卷扬机小范围上下移动导管，再进行拔管施工。

拔管速度宜控制在1.1～1.4 m/min，如遇流沙或砂岩层，拔管速度可适当放慢。每根咬合桩的桩顶混凝土标高应控制在设计标高以上500 mm处，成孔与混凝土浇筑应连续进行，成孔与浇筑混凝土的总时间应控制在3 h以内，严防因停置时间过长而造成塌孔[4]。

2.5.3 混凝土浇筑注意事项。在存在淤泥等复杂地质的情况下，宜将震动器安装在导管上端，通过击振的方法使混凝土流进桩孔内，这样不仅避免了气塞效应造成断桩，还可以增加混凝土浇筑的密实度。

混凝土浇筑完成后，提升导管时应提升钢丝绳的垂直度，并控制提升速度，避免碰撞钢筋骨架造成钢筋笼倾斜、位移。在饱和砂岩层桩体混凝土灌注至桩顶时，导管内的混凝土高度减小，压力差降低，而导管外的砂岩混合在泥浆内造成泥浆含渣量与泥浆比重增大，如出现混凝土浇灌困难情况，可在桩孔内加水稀释泥浆，通过泥浆泵循环抽水排出泥浆内的沉淀物，再灌注混凝土。

2.6 预应力锚索钻孔

当基坑开挖至锚索钻孔位置时，首先要搭设钻孔作業平台，平台应保持稳固，满足安全施工要求。钻机就位时，钻头定位应确保准确，钻孔直径一般为150 mm，采用无水跟管钻孔工艺。锚索钻孔遇到地下障碍时，不得强行钻进，在探明障碍物后可调整锚索孔位及角度，避开障碍物。

2.7 锚索安装

锚索在使用前应除锈、除油，保持锚索杆体平直，在调直时不得对锚索钢丝造成损伤。锚索上应间隔2.0 m设置一组导正支架，在放入锚孔前应清除孔内残存的土。

2.8 锚索注浆

预应力锚索注浆采用二次高压注浆方式。在安装锚索时，应同步插入两根注浆管，一根为普通注浆管，在注浆后及时拔出，另一根为高压补浆管，应先保留。第一次注浆水灰比宜为0.40～0.50，注浆后浆体强度未达到设计要求前，锚索不得扰动。第一次注浆的浆体初凝后、终凝前，及时进行第二次高压补浆。补浆采用纯水泥浆，浆液应填充到初凝浆与土体之间。

2.9 锚索张拉锁定

在锚索张拉前安装2根20#槽钢制作的腰梁，锚具和腰梁应能承受95%的锚索极限抗拉力。当锚索固结体的强度达到15 MPa或设计强度的75%后进行张拉锁定，锁定值通过设计计算确定，张拉时严格控制。锚索外露长度超出150 mm的部分进行切除。

3 施工中的重难点与对策

3.1 施工中的重难点

3.1.1 咬合量控制不准。咬合桩钻孔定位精度与垂直度控制是咬合桩+预应力锚索施工技术的难点。桩基数量多、地质软硬程度不一等因素容易造成桩中心定位不准，钻孔时钻杆歪斜，桩体垂直度超标，导致相邻桩体咬合量达不到预定值，导致咬合桩间形成缝隙。

3.1.2 咬合桩渗漏水。咬合桩渗漏水是咬合桩+预应力锚索施工技术的控制重点。咬合量不足、基坑底轻型井点降水失效等因素容易造成咬合桩出现渗漏水现象，将会导致砂岩层软化、坍塌，影响地基承载力或诱发基坑坍塌。

3.1.3 基坑变形监测不准。深基坑变形监测采用传统方法时，数据采集与分析难度大，容易造成监测数据不准，对于已经发生的变形，不能有效分析并及时采取应对措施。

3.2 对策

咬合桩施工过程中，要安排专人检测桩身垂直度，建议采用TS-K100全自动超声成孔成槽检测仪进行检测。若桩身垂直度介于0.2%～0.3%，会造成基坑底部桩身垂直的绝对偏差量较大，导致桩身咬合量不足或咬合不上，因此应根据桩长实际情况补充几次桩孔垂直度检测。另外，还需要控制定位误差，设置定位导板，在钻机钻孔时严格对准桩位，确保相邻咬合桩之间具有足够的咬合量[5]。

针对砂岩层咬合桩容易出现漏水点的特点，在基坑开挖至砂岩位置后，增加施工人员昼夜倒班，当天用混凝土或砂浆封闭当天挖出的砂岩，避免漏水点长时间渗漏造成内部砂岩或土层软化、坍塌，进而出现坑壁空洞。基底300 mm厚的砂岩层及集水坑位置砂岩层由人工配合小型反铲挖掘机快速清底，及时验槽，及时浇筑垫层混凝土，迅速封闭基底砂岩，保证地基承载力。

根据拟建工程基坑开挖深度及周边建筑物特点，要制定科学的基坑监测方案，宜采用智能监测与自动报警系统，通过传感器将变形值与应力值实时发送至手机，方便技术人员随时掌握基坑安全状况。对于出现的基坑变形过大问题，应及时采取相应的应急措施，确保基坑施工安全。

工程实例表明，咬合桩+预应力锚索在饱和砂岩层深基坑支护中取得了较好的应用效果。

参考文献：

[1]李冰.浅析旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].建筑工程技术与设计，2017（1）：153.

[2]甘肃建投建设有限公司.一种饱和砂岩层咬合止水桩支护体系及其施工方法：CN110872842A[P].2019-11-25.

[3]住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规程：JGJ 120—2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4]甘肃省住房和城乡建设厅，甘肃省质量技术监督局.咬合灌注桩基坑支护技术规程：DB62/T 3139—2017[S].北京：中国建筑工业出版社，2017.

[5]田有媛.浅析某项目旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].福建建材，2019（5）：61-62.