陳喜友

（北京市地質(zhì)工程公司，北京 100143）

0 引言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，在國內(nèi)各大城市涌現(xiàn)出大量的高層建筑和大規(guī)模的市政工程，城市變得越來越擁擠，地下空間的開發(fā)利用也隨之日益的增多。這些超大、超高工程的興建必然出現(xiàn)大量的深基坑工程，地下建筑成了現(xiàn)代建筑的趨勢，對基坑變形的要求也越來越高，選擇合理、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方案是基坑工程的首要任務(wù)。而基坑工程又是整個工程的質(zhì)量、工期和造價(jià)重要組成部分。因此，一個合理的基坑支護(hù)體系決定著整個基坑工程的成敗。

1 緒論

由于地質(zhì)類型變化復(fù)雜，地下水位高且水量大，加上與周圍原有建筑物或構(gòu)筑物相距近，地下管線多等復(fù)雜原因，給深基坑支護(hù)和土方開挖工程帶來了很大的困難。這就要求基坑設(shè)計(jì)和施工人員必須選擇技術(shù)可行、造價(jià)合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)方案，以確保基坑周圍及基坑支護(hù)體系的安全和施工進(jìn)度，而錨桿技術(shù)在當(dāng)今深基坑支護(hù)工程中被普遍的采用，錨桿的設(shè)計(jì)理論及施工工藝也得到了很快的發(fā)展。

錨桿技術(shù)是將受拉桿件的一端固定在邊坡或地基的巖層或土層中，另一端與工程建筑物相聯(lián)結(jié)，用以承受土壓力、水壓力或風(fēng)壓力等所施加于建筑物的推力，從而利用地層的錨固力以維持建筑物（或巖土層）的穩(wěn)定。隨著土木建筑工程的發(fā)展,為了充分提高地下空間的利用率,高層建筑地下部分也不斷增加,基坑也越來越大,越來越深，對基坑變形的控制也越來越高。錨固技術(shù),尤其是預(yù)應(yīng)力錨桿(索)以其主動受力的特性,在深基坑支護(hù)中起著相當(dāng)重要的作用。它既可與土釘結(jié)合,形成復(fù)合土釘墻,又可與護(hù)坡樁聯(lián)合使用,形成樁錨結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力錨桿不僅決定支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,而且對控制基坑的變形相當(dāng)重要。

目前，深基坑支護(hù)工程多采用排樁或地下連續(xù)墻加支撐的支擋型結(jié)構(gòu),而錨桿支護(hù)已成為深基坑支護(hù)中普遍采用的支護(hù)技術(shù)。這是由于錨桿支護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：施工速度快、施工難度較小、以及具有開闊的基坑作業(yè)空間而有利于土方開挖及地下室施工等特點(diǎn)；作業(yè)空間不大，可應(yīng)用于各種地形及場地；較好地控制結(jié)構(gòu)的變形量；建筑市場競爭激烈，錨桿造價(jià)下降幅度也頗大，錨桿支護(hù)方式的選擇也減小了工程造價(jià)。

2 錨桿支護(hù)在華能大廈基坑中的應(yīng)用

2.1 工程概況

擬建工程緊鄰長安街南側(cè)，南起東鐵匠胡同、北至復(fù)內(nèi)大街、東起教育西街、西至草坪東路，總用地面積約37000m2，總建筑面積約136600m2，地下三層，地上13層?；A(chǔ)埋深-20.45m，實(shí)際挖深19.85m.。

（1）工程地質(zhì)概況

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場區(qū)地層情況為：①層填土，標(biāo)高38.01～40.91m；②層粘質(zhì)粉土，標(biāo)高36.081～37.08m；③層細(xì)砂，標(biāo)高30.61～31.54m；④層砂質(zhì)粉土，標(biāo)高25.23～27.56m；⑤層卵石，標(biāo)高18.09～19.65m；

（2）水文地質(zhì)概況

擬建場區(qū)局部有一層地下水，為上層滯水，埋深約-9.00m，另有一層地下水為孔隙潛水，其穩(wěn)定水位埋深為23.80～25.50m，標(biāo)高為20.55～22.71m。

（3）周邊環(huán)境

施工場地緊鄰東側(cè)是正在進(jìn)行主體建設(shè)的武警總部招待所，高22層;緊鄰南側(cè)為7層的居民樓；北側(cè)為西長安街馬路；西面為平房、二層居民樓建筑群，待拆遷中。由于施工場地地處長安街繁華地帶，對噪聲、粉塵等環(huán)境污染要求十分嚴(yán)格。

2.2 支護(hù)方案

根據(jù)華能工地的地層條件、水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境，做出具體的支護(hù)方案為擋土墻、土釘墻和樁錨聯(lián)合支護(hù)等方式進(jìn)行分區(qū)支護(hù)，既符合安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)，又能節(jié)約工程造價(jià)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 錨桿在基坑施工過程中出現(xiàn)的問題

錨桿施工工藝的選擇是否得當(dāng)，決定著錨桿的工程質(zhì)量，從而影響著整個支護(hù)工程是否安全可行。根據(jù)地層條件，本次錨桿施工選用XY-300型錨桿鉆機(jī)進(jìn)行成孔，在實(shí)際施工中存在以下問題：

（1）灌漿工藝

在華能大廈基坑支護(hù)工程第三道錨桿施工過程中，土層灌漿工藝卻采用了鋼絞線和注漿管同時下入孔底，這些孔鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)了很多的稀泥，而這種灌漿工藝會使錨桿在下入孔底過程中粘滿稀泥，使得鋼絞線和水泥漿之間的握裹力大大減小，在這道錨桿鎖定時候出現(xiàn)了兩根錨桿分別在10t.、16t.時被拉出.（鎖定值為20t）。

（2）桿體的制作

支架間距過大，綁扎不牢，在下入孔底過程中易松動，使得鋼絞線下垂彎曲，注漿后不能保證居桿體中心，保護(hù)層不夠，握裹力部分損失。

（3）桿體的下入

在桿體下入孔底的過程中往往受到阻力較大，就群力強(qiáng)行推其至孔底，外露長度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就注漿，否則拔出重新掏孔。桿體在強(qiáng)行推動過程中，支架易松動錯位甚至壞損（在被抽出的鋼絞線出現(xiàn)過此類），使得部分鋼絞線與孔壁接觸，失去保護(hù)層。

（4）鉆進(jìn)

砂層成孔過程中鉆桿易被墊起，因此在鉆進(jìn)過程中使螺旋鉆桿在孔內(nèi)頻繁的抽動，及時并盡可能多的導(dǎo)出孔內(nèi)的殘?jiān)灰晃兜淖非筱@進(jìn)速度，要保證成孔質(zhì)量和施工安全。

4 錨桿抗拔力的影響因素及保證措施

錨桿能否正常工作取決于它的抗拔力是否滿足要求，而錨桿的抗拔力由鋼絞線與灌漿體之間的握裹力和灌漿體與孔壁土層之間的摩阻力共同決定。在基坑工程中的土層錨桿抗拔力一般主要考慮鋼絞線與灌漿體之間握裹力，土層中的摩阻力一般都是大于握裹力的，提高錨桿的抗拔力就是提高錨桿的握裹力和摩阻力。

4.1 提高錨桿握裹力的方法

（1）飽和水狀態(tài)土層中的施工

在飽和狀態(tài)的土層中采用普通螺旋錨桿機(jī)進(jìn)行施工，螺旋鉆桿在不斷旋轉(zhuǎn)進(jìn)尺工程中對孔壁的擾動比較大，將飽和水?dāng)嚢璩鰜?，使孔中產(chǎn)生了大量的稀泥與泥塊，雖然通過螺旋葉片排出部分稀泥、泥塊于孔外，但起鉆后孔中仍然有部分稀泥和泥塊落入孔壁下側(cè)的斜面上，當(dāng)斜面上稀泥厚度超過支架支起鋼絞線高度時，若采用錨桿帶一根注漿管同時插入孔底的工藝，在緊靠孔壁的斜面上，下的鋼絞線沾滿了稀泥與稀泥覆蓋。雖然帶有注漿管，自下而上的注漿，但也不能將鋼絞線的稀泥沖洗干凈，造成水泥素漿和鋼絞線隔開，失去了大部分握裹力，千斤頂一拉便呈抽心狀拉出，錨桿幾乎無噸位或達(dá)不到設(shè)計(jì)鎖值，造成錨桿失效。這是由于握裹面積不夠所造成上述的抗拔力不能滿足要求，因?yàn)殄^桿沒有足夠的握裹力，所以水泥柱的摩阻力也就失去了意義。

針對上述飽和地層中施工出現(xiàn)的問題，為了擴(kuò)大握裹面積，改進(jìn)灌漿工藝。在土層尤其是粘土層中鉆進(jìn)成孔，角度容易控制，孔壁不易坍塌，就是孔壁的土受螺旋鉆桿的擾動比較大而產(chǎn)生大量的稀泥從而影響了錨桿的灌漿質(zhì)量。在鉆進(jìn)成孔后，先將一根注漿管插入空底，距孔底50cm，然后從孔底子自下往上返漿，使稀泥、小土塊和水泥漿混合成渾漿返出孔口，當(dāng)孔口出現(xiàn)了新鮮的純水泥漿時，此時下鋼絞線，先注水泥漿同時也對孔壁起到潤滑、護(hù)壁的作用，使得鋼絞線下入過程中受到的阻力大大減小，減小了群力強(qiáng)行推至孔底造成支架破損的幾率，最后在孔口補(bǔ)漿封口。這樣注漿可以先對空中的稀泥排出，鋼絞線在下入過程中又有水泥漿的保護(hù)，沾上稀泥的可能性要大大減小，從而保證鋼絞線和水泥漿之間的握裹力。

（2）在無飽和水砂層中施工

無飽和水砂質(zhì)地層中施工，采用普通錨桿鉆機(jī)干作業(yè)成孔，鉆進(jìn)應(yīng)循序漸進(jìn)，通過螺旋桿葉片將孔中松砂、土排出孔外，并應(yīng)該多次抽動鉆桿加大排土的力度，以免由于鉆桿在空中停留過長發(fā)生埋鉆桿事故而造成很大的損失。砂層孔壁的穩(wěn)定性要比粘土層孔壁的穩(wěn)定性差的多，砂層孔壁受螺旋鉆桿的擾動恨容易出現(xiàn)塌孔，造成鋼絞線下不去又要重新掏孔，而重新掏孔過程中成孔質(zhì)量更不易保證，往往孔底部坍塌的比較大，浪費(fèi)大量的水泥漿。因此在砂層施工時切勿一味求進(jìn)尺速度，要頻繁的抽動螺旋鉆桿，使螺旋葉片及時、大量的倒出孔中的砂土。砂的穩(wěn)定性不好，遇水易塌，在成孔后將鋼絞線和注漿管同時插入孔底，從孔底自下往上返漿，這時即使砂子塌落鋼絞線中，水泥漿和少量的砂子混合也不會對鋼絞線的握裹力有太大的影響，最后在孔口補(bǔ)滿漿封口，從而保證了鋼絞線在砂層的握裹力。

（3）在土層和砂卵石層交替的地層中施工

當(dāng)采用普通錨桿機(jī)械施工時，在砂或土含圓礫底層中鉆進(jìn)時，圓礫不易排出孔外，鋪墊在螺旋鉆桿下面，將螺旋鉆桿墊起，使孔逐漸上飄。鉆進(jìn)工程中通過觀察鉆桿，若鉆桿難卸、螺旋桿扣嚴(yán)重?fù)p壞，主動鉆桿與孔內(nèi)鉆桿不同心，便可知鉆孔已上飄。成孔后鉆孔底部標(biāo)高高于孔口，灌漿如不采取有效方法則鉆孔底部的鋼絞線無法握住，常規(guī)灌漿的方法會造成孔下部無水泥素漿，或灌漿不飽滿，從而影響錨桿的抗拔力。偶爾會見到張拉時水泥柱被拉出，原因有握裹力，但是摩阻力不夠?？刹捎靡桓{管在孔底自下而上注漿，另外一根在孔內(nèi)插入1m長，另一端吊起一定高度（高于空底標(biāo)高），孔口用編織袋裝土堵500m厚堵嚴(yán)，進(jìn)行壓漿時，從吊管口流漿為上，在漿液呈動態(tài)時，隔10分鐘便進(jìn)行二次、三次壓漿，這種方法既握住鋼絞線又使鉆孔下部有了摩阻力。

4.2 提高錨桿摩阻力的方法

（1）二次高壓注漿

因?yàn)橛倌噘|(zhì)土、粘土、生活垃圾的抗剪強(qiáng)度小或流砂等原因鉆孔達(dá)不到設(shè)計(jì)孔深，不能滿足工程設(shè)計(jì)要求，這時可采用二次高壓灌漿的補(bǔ)救措施。具體操作方法如下：在飽和的地層中施工可預(yù)壓漿后下拉桿，干地層下拉桿可進(jìn)行第一次灌漿，但它們都帶有兩根管，一根常規(guī)25m注漿管和一根20m劈裂管隨拉桿同時下入孔中。劈裂管底部1m至2m鉆5mm小孔，間距5cm，梅花型布置。然后用封條貼嚴(yán)，第一次灌漿時，確保劈裂管內(nèi)無水泥素漿。當(dāng)?shù)谝淮喂酀{后8～10小時內(nèi)（水泥漿達(dá)到終凝），灌漿體強(qiáng)度約5N/mm..2時，可進(jìn)行高壓注漿，時間長了會劈不開第一次灌漿體，時間短了起不了高壓注漿之作用，水泥漿會從孔口流出。注漿時采用2～3Mpa的壓力。將高壓管接在劈裂管上，在孔口處綁緊。塑料管在孔外過長，注漿時容易迸裂。漿液劈開第一次灌漿體后向土層滲透、擠壓和擴(kuò)散，形成不規(guī)則的鑲嵌體，提高錨固與土體的摩擦面積，因而使錨桿的抗拔力成倍增長。

（2）錨桿擴(kuò)大頭與增強(qiáng)摩阻力的原理

此種辦法在粘土和無粘土中都可適用，當(dāng)?shù)谝淮纬煽缀螅捎锰厥獾臄U(kuò)孔機(jī)械，通過中心壓力將擴(kuò)張式刀具緩緩削土成型，擴(kuò)大一個或幾個圓柱體，此法類似于擴(kuò)底樁的施工的工法，增加了摩擦面積，從而增強(qiáng)摩阻力，提高了錨桿的抗拔能力。

（3）經(jīng)錨桿的傾角高度來增加摩阻力，提高錨桿的抗拔力

傾角是錨桿與水平線的夾角，它的選擇與施工機(jī)械、地層土質(zhì)有關(guān)。一般來說，傾角大時，垂直分力大，對樁及錨桿腰梁受力大。由于錨桿需要好的承載力，故傾角稍大些為好。也便于灌水泥素漿。在同一層錨桿中由于角度的不同，會使錨桿的錨固段過的地層不同，從而錨桿的摩阻力大小不一樣，承載力也不相同。無論傾角的大小，只要錨固段穿過顆粒粗的地層越多，則錨桿的承載力越高?？赏ㄟ^角度的高度，使錨固段在粗顆粒的砂層、圓礫層中的增長，增加摩阻力，從而提高抗拔力。

5 結(jié)語

本基坑工程根據(jù)工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件及周邊環(huán)境條件的不同，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足安全環(huán)保的條件的前提下，針對基坑側(cè)面的特點(diǎn)分段優(yōu)選不同的支護(hù)方式，最大限度的節(jié)約了費(fèi)用，在確保工程質(zhì)量的前提下，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。

在錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方案合理的同時，應(yīng)對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，對施工過程中容易出現(xiàn)的問題做必要的技術(shù)指導(dǎo)，要注重施工過程中的重要環(huán)節(jié)，并做到及時的質(zhì)量監(jiān)督和檢查，確保錨桿鉆進(jìn)、灌漿等工序達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，保證整個工程的質(zhì)量?；邮┕み^程中要做到信息化施工，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況隨時更改設(shè)計(jì)方案，確保工程進(jìn)展順利進(jìn)行。

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