樁錨支護(hù)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用與控制

摘要：近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，深基坑內(nèi)支護(hù)技術(shù)也得到不斷發(fā)展和創(chuàng)新。目前，城市的建筑密度越來越大，導(dǎo)致基坑深度不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù)不僅不能滿足施工的需要，而且存在嚴(yán)重的安全隱患，所以工程造價(jià)低和支撐效果好的支護(hù)技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)和方向。其中，樁錨支護(hù)技術(shù)就是推行和研究的重點(diǎn)。本文就對(duì)目前深基坑的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并闡述了樁錨技術(shù)的使用原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它在深基坑中的應(yīng)用和控制。

關(guān)鍵詞：樁錨技術(shù)；深基坑；應(yīng)用與控制

一、 目前深基坑的現(xiàn)狀

在建國(guó)初期至七十年代，我國(guó)的基坑比較淺，例如：上海單層地下室的高度只有四米，北京地下鐵路的深度為二十米。改革開放以來，我國(guó)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新時(shí)代，深基坑的設(shè)計(jì)與施工也進(jìn)入了新的發(fā)展階段。九十年代以后，我國(guó)開始編撰關(guān)于深基坑支護(hù)技術(shù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)長(zhǎng)期以來我們?cè)谏罨又ёo(hù)技術(shù)中的經(jīng)驗(yàn)，為基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，城市中土地資源使用緊張的現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，尤其是建筑物的密度大，施工場(chǎng)地容易受周圍環(huán)境的影響，使得深基坑的深度不斷加大，在支護(hù)技術(shù)的施工中問題出現(xiàn)的較多。所以國(guó)家對(duì)支護(hù)技術(shù)的要求也越來越嚴(yán)格，這也促進(jìn)了支護(hù)技術(shù)的工藝的發(fā)展和創(chuàng)新。

二、 深基坑支護(hù)技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作原理

深基坑工程是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，它涉及化學(xué)、工程學(xué)、工程學(xué)、物理學(xué)的等眾多學(xué)科及領(lǐng)域。它包括的內(nèi)容有：工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、深基坑支護(hù)系統(tǒng)、土方開挖、深基坑止水和降水技術(shù)等。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要類型有：放坡開挖、懸臂樁、水泥土重力式擋土墻、樁錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)支撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)、噴錨支護(hù)等措施。

面對(duì)目前深基坑的現(xiàn)狀，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)作為具有工程造價(jià)低、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)的支護(hù)技術(shù)更加受到國(guó)內(nèi)外施工人員的青睞。這是由于現(xiàn)在的深基坑的開挖深度大、施工場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜、又加上受周邊環(huán)境的影響，單一的支護(hù)技術(shù)不能滿足工地建設(shè)的需要，需要將多種基坑支護(hù)技術(shù)相結(jié)合。例如：基坑開挖上部采用的是復(fù)合土釘墻，下方則使用的是樁墻類擋土結(jié)構(gòu)，這樣不僅能各盡其能，還有利于節(jié)省費(fèi)用，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效果。

（一） 樁錨支護(hù)技術(shù)的含義

樁錨支護(hù)是指由一道或多道錨桿與護(hù)坡樁將結(jié)合的一種支護(hù)方式，由于它的穩(wěn)定性好、安全性高、超靜地結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)成為深基坑中重要的支護(hù)方式。樁錨支護(hù)是由排樁支護(hù)方法和錨桿支護(hù)方法結(jié)合而成的，即是把鉆孔灌注排樁施工技術(shù)和預(yù)應(yīng)力錨桿施工技術(shù)的相結(jié)合的一種綜合性較強(qiáng)的支護(hù)技術(shù)。

（二）樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)組成

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成：圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體系。圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系中排樁墻的材料為鋼筋混凝土。另外，根據(jù)基坑的深度來選擇錨桿，主要有單層錨桿、二層錨桿和多層錨桿。在實(shí)踐過程中，地面拉錨式場(chǎng)地有較高的要求，因?yàn)樗枰欣^的場(chǎng)地以及錨固定物；錨桿式更適用于粘土地基，因?yàn)樗蠡撂峁┹^大的錨固力。

（三）樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

首先，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)可以結(jié)合地層，利用錨桿進(jìn)行靈活的布置，通過錨桿的預(yù)壓力使支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量控制在合理的范圍內(nèi)，防止土體變形；其次，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)占用的空間，施工方便，可以解決目前因?yàn)榻ㄖ芏却?，受周圍建筑物影響的問題；再次，樁錨支護(hù)技術(shù)需要的設(shè)備簡(jiǎn)單，這樣既可以降低施工費(fèi)用，造價(jià)低，又能使施工簡(jiǎn)單，為施工人員的工作更好的開展做好準(zhǔn)備；最后，與水泥土墻相比，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)使用的材料較少，對(duì)環(huán)境造成的污染也小。樁錨支護(hù)技術(shù)的適用性強(qiáng)，在許多領(lǐng)域都廣泛應(yīng)用。

（四）樁錨支護(hù)作用的施工原理

受周圍土壓力、地下水壓力以及周圍建筑物的影響，深基坑中排樁會(huì)受到較大的負(fù)荷載的作用力，使得排樁體有向深基坑傾倒的趨勢(shì)，并有可能產(chǎn)生相對(duì)位移。這樣的話，深基坑底部由排樁體固定的土體由于位移的作用而產(chǎn)生被動(dòng)土壓力來抵抗樁體承受的主動(dòng)土壓力。還有錨桿產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力也會(huì)為了防止土體的相對(duì)位移而而抵抗部分主動(dòng)土壓力。所以是由被動(dòng)土壓力和錨桿錨固力來承擔(dān)深基坑中制動(dòng)土壓力。樁錨支護(hù)有效是指被動(dòng)土壓力和錨桿錨固力大于主動(dòng)土壓力，相反，當(dāng)被動(dòng)土壓力和錨桿錨固力小于主動(dòng)土壓力時(shí)，排樁體會(huì)發(fā)生相對(duì)的位移，支護(hù)體系就會(huì)失效。錨樁支護(hù)的工作原理即把排樁和錨樁原理相結(jié)合，就是通過抗滑樁提供的阻滑力和錨桿提供錨固力來抵擋深基坑附近的坡下滑的狀況。

三、 樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與控制

（一） 設(shè)計(jì)原則

1、 安全性

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)要充分考慮結(jié)構(gòu)水平變形、地下水的變化以及周圍環(huán)境的橫向和縱向的變化等因素的前提下，采用分項(xiàng)系數(shù)表示的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算和驗(yàn)算、質(zhì)量檢測(cè)及施工監(jiān)控的要求都作為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

2、 經(jīng)濟(jì)性

在保證安全的前提下，要盡量節(jié)省施工費(fèi)用。為了達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的目的，可以從工期、材料、設(shè)備、人工和環(huán)境保護(hù)等方面綜合考慮，引入工程造價(jià)的原理分析，找出最佳的方案。

3、 合理性

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇要因地制宜，根據(jù)周邊環(huán)境、開挖深度的大小、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備和原料，縮短施工周期、降低施工難度。

（二） 設(shè)計(jì)方案

施工人員要充分考慮施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件，對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行認(rèn)真的研究，還要對(duì)基坑條件和相鄰建筑的環(huán)境進(jìn)行分析，尤其是地下水位的高地、地下管道的走向及時(shí)荷載的分部等。根據(jù)巖土體的力學(xué)參數(shù)，通過軟件技術(shù)得出結(jié)果，然后與經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。支護(hù)方案要以樁錨支護(hù)作為主要的支護(hù)手段，并用地面拉錨結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)。具體方案為：圍護(hù)結(jié)構(gòu)用人工挖孔灌注樁，并將鎖口梁設(shè)在樁頂，通過整合直徑和配筋量的大小以及嵌固的深度來鞏固基坑，提高基坑的穩(wěn)定性；另外，通過合理使用錨桿的數(shù)量和錨桿之間的水平距離來平衡圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的水土壓力和地面負(fù)荷。為防止坑面位移，可以建立地面拉錨系統(tǒng)，這樣可以保證周圍建筑物的安全。

（三） 結(jié)構(gòu)計(jì)算

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)采用先進(jìn)的計(jì)算軟件，有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)參數(shù)取值，例如：基坑安全等級(jí)為一級(jí)，基坑側(cè)壁的重要性指數(shù)則為1.1；根據(jù)場(chǎng)地的測(cè)試，基坑外側(cè)地下水位為-6，則基坑內(nèi)側(cè)地下水位為-12。

（四） 施工步驟

深基坑的施工工序?yàn)椋撼吠?錨噴-人工挖孔樁成孔-鋼筋籠制作安裝-澆筑樁心混凝土-鎖口梁施工-勁性樁施工-錨索施工-腰梁制造安裝-預(yù)應(yīng)力張拉。在施工過程中有幾點(diǎn)需要注意：首先，在有地下水的情況下，水孔直徑的大小以及間距都有明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，不能太大；其次，錨索砂漿強(qiáng)度不同，進(jìn)行張拉的力度也不同；最后，樁心混凝土的澆注要盡量密實(shí)，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙的標(biāo)注安置鋼筋籠，最大限度的減少偏差。

結(jié)語

伴隨著我國(guó)的城市化進(jìn)程步伐的加快，城市人口數(shù)量的劇增，也帶動(dòng)了建筑行業(yè)的迅速發(fā)展。為了解決土地使用緊張的問題，人們的空間開發(fā)不僅向高空發(fā)展，而且也不斷開發(fā)地下空間，這就導(dǎo)致基坑深度不斷擴(kuò)大，使得支護(hù)難度也不斷加大。所以樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一種造價(jià)小、適用性強(qiáng)的支護(hù)方式，必須得到廣泛的應(yīng)用。建筑基坑的設(shè)計(jì)與施工是目前面臨的重要課題，我們應(yīng)該總結(jié)以往支護(hù)過程中的重要經(jīng)驗(yàn)，不斷進(jìn)行研究和創(chuàng)新，找出更好支護(hù)方式，使基坑建設(shè)穩(wěn)健的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

彭莎，1985年8月，江西南昌人，研究市政工程方向.