摘要：本文通过一个工程实例，比较系统地论述了钻孔灌注桩结合预应力锚杆技术在深基坑支护中的应用，介绍了该技术设计、施工要点、变形检测以及实施过程应当注意的问题，对类似工程具有较重要的参考意义。
关键词：深基坑支护施工技术；预应力锚杆；预应力锚杆
随着社会经济的快速发展，为了满足人们的生产、生活需求，社会各项基础工程建设速度也不断加快。深基坑支护施工技术作为建筑基础工程中重要组成部分，直接影响到工程的整体施工质量。只有采用正确的支护技术，才能使得原建筑物的变形和基坑的变形均在设计范围内，实现了进度、安全、费用和环保的多重目标。下面就介绍预应力锚杆和钻孔灌注桩联合结构支护技术在深基坑中的应用。
1.工程概况
某建筑工程地上28层，地下2层，总高度88.2m，地下室面积8912m2。该工程南、北、西向靠近主要交通道路，平均离基坑边为15m；东向为已建民房，有4幢5层建筑临近基坑，平均距离为20m。基坑开挖平均深度11m，最大开挖深度14m。
本工程基坑开挖范围内均为粉质粘土，硬塑为主，局部可塑，属中等压缩性土，土层为相对隔水层。地下水类型为潜水，稳定水位1.05m-3.3m。基坑支护形式由钻孔灌注桩、混凝土冠梁、预应力锚杆、喷射混凝土衬墙共同组成的，该种支护形式为典型的组合式预应力锚杆排桩挡墙支护，其施工程序为：钻孔灌注桩→混凝土冠梁及基坑上口排水设施→第1层土方开挖→第1层锚杆施工、张拉锁定（养护期喷射混凝土衬墙）→第2层土方开挖→第2层锚杆施工、张拉锁定（养护期喷射混凝土衬墙）→第3层土方开挖→第3层锚杆施工、张拉锁定（养护期喷射混凝土衬墙）→第4层土方至基底→喷射混凝土衬墙→基底排水沟。
2.预应力锚杆和钻孔灌注桩联合支护的应用
2.1施工准备
（1）现场勘查
本工程挡土钻孔灌注桩计485根，混凝土强度为水下C30，平均桩长20m。在挡土钻孔灌注桩、冠梁全部施工且养护完毕后，进行锚杆施工，本工程锚杆共613根。锚杆施工前对基坑周边地下管线、房屋设备基础等进行勘察，判断锚杆施工对其有无影响，并及时制定了相应防范措施[1]。
（2）方案配置（如表1及图1所示）
表1预应力锚杆施工的各项设计参数
图1预应力锚杆配置示意图
（3）试打
锚杆施工前先对锚杆进行试打，对锚杆的综合性能进行评估。本工程于基坑中部进行了锚杆试验，在成形后的第7d开挖观察其外观形状。锚固段成不规则圆柱形，截面平均直径为160mm。
2.2锚杆钻孔
钻孔前在锚杆施工区域开挖排泥浆沟及集泥浆井，有利于集中排放泥浆[2]。
本工程采用MG-50锚杆钻机，钻机就位后对准孔位，并调整钻机倾角至15°，其误差控制在±30°范围内，经反复检查校正直至符合要求后，再将钻机锁紧固定牢靠。钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。
锚杆钻进过程中，泥浆性能根据地质情况进行调整，本工程土质均为粉质粘土，故泥浆密度采用1.05×103kg/m3～1.1×103kg/m3。
钻机钻进速度0.4m/min，退出速度为0.5m/min。
清孔时采用复式压浆泵进行大泵量清孔4min，把孔内沉渣和孔壁泥皮冲洗干净，孔底沉渣小于30mm。
2.3锚杆加工制作及安装
锚杆自由段采用塑料套管（直径40mm，壁厚2mm）套在涂有润滑油的钢筋拉杆上，两端用塑料胶布封堵严密[1]。保证钢筋拉杆与注入的水泥浆隔离，在拉力作用下自由段能充分弹性拉伸，将预应力有效的传递到锚固段。
锚杆锚固段设置定位架，定位架由8mm钢筋弯折后焊接而成，每隔2m设置一定位架，外径小于钻孔直径10mm。
锚杆钢筋接长、外露螺杆采用焊接方式，焊接后应调直锚杆，以便应力有效传递。
锚杆安放前用塑料套管将螺杆位置封堵严密，防止泥浆污染及施工过程中损坏螺杆，影响正常锁定。
锚杆安放时应防止杆体扭曲、压弯、注浆管损坏。
2.4注浆
设计注净水泥浆配比为水泥∶水=1∶0.5，水泥浆制备时，原材料均应过秤称量，严格控制水灰比，并加入2%的早强剂。浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，浆体强度检验用试块的数量执行GB50330-2002要求：每30根锚杆不应少于1组，每组试块应不少于6个。
注浆机采用GZJB型液压双浆注浆泵。第1次注浆管和第2次注浆管与锚杆一同放孔内，注浆管采用直径25mm的PE管，第1次注浆管距孔底为100mm，第2次注浆管距孔底为600mm。第2次注浆管在锚固段每隔500mm做成花管，花管孔眼为Φ8mm。注浆管管口及花管位置用塑料胶布绑扎严密，防止水泥浆堵塞注浆口[3]。
第1次注浆压力控制在0.3MPa～0.5MPa，以浆液溢出注浆孔口为止；第2次注浆时间应控制在第1次注浆完成8h～12h后（即待第1次注浆浆液强度达到5MPa后进行二次注浆），二次注浆压力必须保证在3MPa～5MPa，稳压2min，浆液冲破第1次灌浆体，向锚固体与土的接触面之间扩散，使锚固体直径扩大，增加径向压应力。
为确保注浆达到规定的浆压及浆量，距孔口500mm范围内应设止浆塞，该止浆塞可用尼龙袋或破布编织制作。
浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.1～1.3。
注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净，做好保护[4]。
2.5围梁安装
围梁采用［20槽钢，局部增强区域采用［22槽钢（围梁安装示意图见图2）。
图2围梁安装示意图
围梁应紧贴竖向钻孔灌注桩，同一层锚杆在不同标高段应采用竖向焊接，在基坑内应形成环形封闭状。围梁与灌注桩之间的间隙采用20mm厚300mm宽钢板衬垫。灌浆材料达到设计强度时，方可切除外露的拉杆，切口位置至外锚固的距离不应小于100mm。
2.6锚杆张拉与锁定程序
锚杆张拉前必须对张拉设备进行校定，本工程采用SFYB-1型手动油泵。
锚杆张拉应在锚固体强度大于15MPa，并达到设计强度75%进行。本工程中根据设计配比事先制备了试块，利用浸水现场同条件养护，3d水泥浆强度达到设计强度的37%，7d水泥浆达到设计强度的51%，11d强度达到设计强度的81%。故锚杆张拉时间控制在注浆后第12d。
锚杆张拉顺序应避免相近锚杆相互影响[2]。
锚杆张拉前应取0.1～0.2倍设计承载力对锚杆预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，杆体完全平直。张拉过程应按10%逐级加荷，每级加荷间隔3min，并记录伸长值。
锚杆张拉至设计荷载的0.9倍，持荷5min，并记录伸长值，再按设计锁定值锁定。
锚杆张拉后应及时对外露锚固端进行保护，同时应注意观察锚杆有无明显应力损失。若有，应及时进行补偿张拉。
2.7喷射混凝土衬墙
本工程采用C30喷射混凝土衬墙止水，内配Φ8@200钢筋网片（如图3所示）。
图3 喷射混凝土衬墙示意图
基坑在开挖过程中冠梁至地下1.5m范围内主要为雨水，采用明沟加集水井排除，1.5m以下未见地下水。
桩间土必须要清除到位，图纸要求清除桩中向后300mm范围的泥土，以达到利用桩身圆弧阻止喷射混凝土脱落。必须清除桩身外围的泥浆与泥土，从而保证桩身与衬墙混凝土充分结合，防止漏水。钢筋网片绑扎就位后用短钢筋固定于钻孔灌注桩间的土体上，钢筋网片与土体间应用垫块支撑，保持钢筋网片与土体有100mm的间隙。
喷射混凝土配比经试验室试验确定，严格控制速凝剂的用量。在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝时间不应小于5min，终凝时间不应大于10min。因C30级喷射混凝土强度高，对砂、石子的质量要求应特别严格，砂石均要求清洗过筛，去除含泥量杂质及片状物。
喷射混凝土必须做抗压强度试验，抗压强度所需试块应在工程施工中抽样制取。试块数量，每喷50m3～100m3混合料不得小于1组，每组试块不得小于3个。
严格控制喷射角度，尽量控制在70°～110°范围内。
喷射混凝土厚度的检查用凿孔法检查，每1个独立工程检查数量不得少于1个断面。
2.8施工变形监测
在深基坑开挖过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起土体的变形，当土体变形过大时会造成邻近建筑物的破坏，只有对基坑支护结构和周围的建筑物进行综合、系统的监测，才能保证基坑支护结构和相邻建筑物的安全[3]。
锚杆张拉锁定后第1个月内每日观测1次；2～3个月内每周观测1次；4～6个月内每月观测3次；7～12个月内每月观测2次；12个月以后每月观测1次。在观测过程中如出现异常情况，应立即检查，待处理完毕后才能继续观测。
3.结语
上述项目结合工程的实际情况，采用预应力锚杆和钻孔灌注桩组合结构进行基坑的支护施工，从工程项目的施工效果以及检测结果来看，原建筑物的变形和基坑的变形均在设计范围内，证明了该支护方法切实可行，实现了进度、安全、费用和环保的多重目标。文章对其施工技术以及质量控制措施等进行了研究分析，对类似工程的施工具有有益的借鉴价值。
参考文献：
[1]廖曙光.混凝土灌注桩加预应力锚杆结构在深基坑支护中的应用[J].工程技术：00321-00321.
[2]邱学习，张永火.灌注桩与预应力锚杆在超深基坑支护中的应用[C]//全国地基处理学术讨论会.2008.
[3]范怀亮.预应力锚杆与灌注桩支护体系在深基坑支护中的应用[J].企业文化旬刊，2014（9）：387-388.
[4]薛涵.试论灌注桩与预应力锚杆在超深基坑支护中的应用进展[J].四川建材，2016（8）：112-113.
论文作者:赖叔留
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/19
标签：锚杆论文; 基坑论文; 预应力论文; 混凝土论文; 钻孔论文; 注浆论文; 锚固论文; 《基层建设》2018年第18期论文;