關(guān)于解決錨索基坑支護(hù)超越紅線問題的探索

莊小杰，崔延瓏，焦勇，周剛，陳烈 (中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京 100161)

1 引言

隨著土地資源的節(jié)約越來越被重視，在地下工程建設(shè)過程中確保周邊環(huán)境的安全，是工程建設(shè)領(lǐng)域需要不斷研究的課題。基坑支護(hù)是為基坑開挖提供穩(wěn)固側(cè)壁的臨時支擋措施，其功能是在保護(hù)周邊環(huán)境安全的同時，為地下結(jié)構(gòu)的施工提供所需的作業(yè)環(huán)境。隨著基坑開挖深度的不斷加大，基坑支護(hù)越來越得到建設(shè)領(lǐng)域各方的重視，基坑支護(hù)形式也開始多樣化，從早期的土釘墻、懸臂樁發(fā)展到樁錨、內(nèi)支撐、逆作法等，其中樁錨支護(hù)的應(yīng)用范圍較為廣泛，主要優(yōu)點(diǎn)是可以提供可靠的錨固力，錨索設(shè)置于基坑外的土體內(nèi)，不占用基坑內(nèi)的施工空間。但是普通錨索因其會長期占據(jù)大量地下空間，錨索施工時超越紅線建設(shè)的現(xiàn)象將逐漸被限制，安徽省、江蘇省等區(qū)域早在2013年起已明確禁止錨索支護(hù)范圍超越紅線。當(dāng)工程周邊臨近其他工程或主干道等復(fù)雜條件下，無法采用錨索支護(hù)，常常是采用內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)支護(hù)形式，此類支護(hù)結(jié)構(gòu)需要在基坑內(nèi)部設(shè)置大量支撐結(jié)構(gòu)和立柱，給土方開挖和地下室結(jié)構(gòu)施工帶來較大難度，增加了資源和成本投入，降低了工效，使得工程建設(shè)周期延長。因此，為了在保護(hù)周邊環(huán)境的同時，能夠盡可能減少基坑內(nèi)空間的占用，降低土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工難度，縮短工程建設(shè)周期，迫切需要研究與開發(fā)更多有利于主體地下工程施工的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型。結(jié)合國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和本地區(qū)已有工程經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)有錨索技術(shù)基礎(chǔ)上，通過總結(jié)和創(chuàng)新，提出一系列適用于城區(qū)環(huán)境的新型錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工方法和環(huán)境影響控制措施，使得錨索支護(hù)不超越建筑紅線，不影響周邊工程施工已成為當(dāng)務(wù)之急。

2 新型可回收錨索施工技術(shù)

目前在建筑施工中，預(yù)應(yīng)力錨索在基坑支護(hù)中的應(yīng)用越來越廣泛，但是當(dāng)臨時支護(hù)用錨索在臨時支護(hù)功能發(fā)揮完畢后會長期留在地下空間內(nèi)，這些臨時支護(hù)錨索因無法回收不僅會造成不必要的浪費(fèi)，更會形成地下垃圾影響相鄰地區(qū)基坑施工和建筑物的建設(shè)，要解決用于基坑支護(hù)的錨索超越紅線問題，首先最直接的方式是使錨索可回收，錨索支護(hù)使用完成后就進(jìn)行回收，可以有效解決錨索長期殘留地下，影響后續(xù)工程施工的問題。要實(shí)現(xiàn)錨索的有效回收，首先是要拆卸掉外部錨具、卸載錨索預(yù)應(yīng)力，但是目前大多數(shù)新型錨具構(gòu)造復(fù)雜，施工效率低，外部錨具拆卸時往往還需要油壓機(jī)等輔助設(shè)備對錨索進(jìn)行卸載后，再由人工完成相關(guān)部件拆卸，同時錨索預(yù)應(yīng)力大，使得拆卸危險性也大。

第一種解決錨索超越紅線問題是免除使用油壓機(jī)等輔助工具，構(gòu)造簡單、可重復(fù)使用的新型錨索外部錨具施工技術(shù)。

可回收錨索的易卸載錨具包括外部鋼套筒、組合卡件、夾片、錨索、錨具墊板、扳把插孔、扳把。安裝時，組合卡件緊固在外部鋼套筒內(nèi)部，夾片夾住錨索后插入組合卡件的錐形通孔內(nèi)，各錨索穿過錨具墊板后向巖土內(nèi)延伸，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的加載?；厥詹鹦稌r，旋轉(zhuǎn)外部鋼套筒與組合卡件脫離，組合卡件因外部鋼套筒的脫離而實(shí)現(xiàn)解體，進(jìn)而使得各組夾片分離并失去夾持力，從而完成錨索預(yù)應(yīng)力卸載和錨具的拆除。

圖1 可回收錨索的易卸載錨具示意圖

外部鋼套筒的內(nèi)徑、組合卡件的外徑均設(shè)置有螺紋，兩個部件通過外部鋼套筒的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)緊固和脫離，每組組合卡件設(shè)置有3～4個錐形通孔，以便夾片夾持后的錨索穿過，組合卡件沿錐形通孔切割形成左、中、右三部分分體，各分體在外部鋼套管的配合下組合約束著各組夾片，每組夾片外側(cè)均為錐形，由兩夾部組成，夾部內(nèi)側(cè)設(shè)有摩擦齒。錨具墊板上還設(shè)有圓孔以便錨索順利穿設(shè)，圓孔直徑小于組合卡件的外徑，每組外部鋼套管兩側(cè)均設(shè)置有扳把插孔，扳把插入后通過扳把進(jìn)行外部鋼套筒的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)外部鋼套筒和組合卡件的緊固和脫離。

通過外部鋼套管、組合卡件的相互作用，實(shí)現(xiàn)錨具的快速安裝和拆卸。卸載時，不需要使用油壓機(jī)等輔助工具，只需人工轉(zhuǎn)動扳把就可以實(shí)現(xiàn)夾片與錨索脫離，從而卸載錨索預(yù)應(yīng)力，卸載過程快捷高效、安全可靠，實(shí)現(xiàn)了錨索的可回收循環(huán)利用。

3 大角度錨索施工技術(shù)

因斜撐等內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)占據(jù)基坑內(nèi)空間等原因，常選用錨索搭配排樁的組合形式，但是傳統(tǒng)的雙排樁結(jié)合錨索的支護(hù)體系，錨索及前后排樁之間整體性不足，錨索的設(shè)置為確保錨固力的需要，與水平面夾角較小，一般不超過30°，所以水平延伸距離較遠(yuǎn)往往會超出工程紅線，然而因城市建設(shè)的發(fā)展，建筑物越來越密集，地鐵、主干道等縱橫交錯，各地政府明確要求錨索支護(hù)不能超出工程紅線，這在一定程度上限制了錨索的使用。如何增強(qiáng)雙排樁與錨索之間的緊密性，同時解決錨索水平延伸過長超越紅線是一項亟待解決的問題。

第二種解決錨索超越紅線問題是新的大角度錨索結(jié)合排樁的支護(hù)體系，該施工技術(shù)加大了預(yù)應(yīng)力錨索和水平面的夾角，減少了預(yù)應(yīng)力錨索水平外延長度，避免了因預(yù)應(yīng)力錨索水平外延過長超過工程紅線，導(dǎo)致錨索施工被限制的問題。

大角度錨索結(jié)合排樁的支護(hù)體系包括預(yù)應(yīng)力錨索、前排樁及前排樁平行設(shè)置的后排樁，前排樁的樁頂設(shè)有前排冠梁，后排樁的樁頂設(shè)有后排冠梁，前排冠梁、后排冠梁之間通過連梁連接，預(yù)應(yīng)力錨索的一端依次穿過前排冠梁和后排冠梁，并且和后排冠梁固定，預(yù)應(yīng)力錨索的另一端固定于土體內(nèi)。通過將預(yù)應(yīng)力錨索的一端依次穿過前排冠梁、后排冠梁，并固定在后排冠梁上，另一端固定于土體內(nèi)，這樣可以加大預(yù)應(yīng)力錨索與水平面的夾角，減少預(yù)應(yīng)力錨索的水平外延長度，避免了因預(yù)應(yīng)力錨索水平外延過長超出工程紅線，導(dǎo)致錨索施工被限制的問題。

圖2 大角度錨索結(jié)合排樁的支護(hù)體系示意圖

預(yù)應(yīng)力錨索的一端穿過前排冠梁和后排冠梁，并且和后排冠梁通過錨具裝置固定。錨具固定裝置包括錨具，錨具上設(shè)有用于穿過錨索的錨孔，錨具和后排冠梁之間還設(shè)置有鋼墊板，采用這種結(jié)構(gòu)的錨具固定裝置，可以防止在實(shí)際使用中容易出現(xiàn)滑動、松動等情況，使得整體的錨具固定裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。預(yù)應(yīng)力錨索的另一端通過注入水泥漿形成錨固段固定于土體內(nèi)，注漿可以提高錨索的支護(hù)效果，克服錨索在土地基中鉆孔容易塌孔、漏水、錨固力不足等缺點(diǎn)，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，施工方便，工作效率高。根據(jù)現(xiàn)場施工要求，預(yù)應(yīng)力錨索和水平面之間的夾角可以隨意調(diào)整，當(dāng)夾角為45°～65°時，整體的支護(hù)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，基坑支護(hù)能力最強(qiáng)。在上述技術(shù)的基礎(chǔ)上，前排樁和后排樁均為灌注樁，直徑為800 mm～1500mm，灌注樁強(qiáng)度高，承載力強(qiáng)，而且施工速度快，提高了工作效率。前排樁和后排樁之間的水平距離為3000 mm～5000mm，設(shè)置合適的水平距離能保證足夠的施工空間，挖土方便。

大角度錨索結(jié)合排樁的支護(hù)技術(shù)，加大了預(yù)應(yīng)力錨索與水平面的夾角，減少了預(yù)應(yīng)力錨索水平外延長度，避免了因預(yù)應(yīng)力錨索水平外延過長超出工程紅線導(dǎo)致錨索施工被限制的問題。另外，通過預(yù)應(yīng)力錨索將前排樁、后排樁及配套的冠梁、連梁各部分水平聯(lián)系起來，預(yù)應(yīng)力錨索大角度進(jìn)入土體內(nèi)形成錨固段，優(yōu)化了整個支護(hù)體系，提高了支護(hù)的整體性，可以有效提高雙排樁的基坑支護(hù)能力。

4 玻璃纖維錨索施工技術(shù)

第三種解決錨索超越紅線問題是采用特殊的錨索固定端材料，使得殘留在地下的錨索能夠較易清除，這樣錨索系統(tǒng)部分超越紅線對后續(xù)工程的施工影響也不會太大。

圖3 玻璃纖維筋可回收錨索構(gòu)造圖

采用高壓旋噴擴(kuò)大錨桿錨固體直徑和組合錨固體構(gòu)造，用漿囊袋純水泥漿注漿，提高錨固體中心局部部位的漿體強(qiáng)度，采用漿囊袋注漿，保證承載體居于錨固體的中心位置。改變承載體在錨固體中單一受壓承載形式，采用玻璃纖維筋受拉、承載體受壓，以拉、壓集合受力形式作用于承載體，承受錨桿之拉力荷載。在承載體外側(cè)設(shè)置了數(shù)根玻璃纖維筋，玻璃纖維筋前延伸一定長度，形成玻璃纖維筋受拉，承載體受壓的集合受力形式。

玻璃纖維筋抗拉強(qiáng)度可達(dá)600MPa～900MPa，抗剪強(qiáng)度130MPa左右，屬脆性材料，圖4為某工程試驗(yàn)中由玻璃纖維制成的試驗(yàn)錨索開挖后，從坑內(nèi)吊上地面，玻璃纖維筋被起吊拆斷的狀態(tài)，說明玻璃纖維筋性脆，比較容易拆斷。這個特性作為障礙物遺留在地下，日后遇地下工程施工時不會造成太大的障礙。

圖4 玻璃纖維筋試驗(yàn)錨索開挖后實(shí)物圖

錨索構(gòu)造利用玻璃纖維筋抗拉強(qiáng)度高、抗剪強(qiáng)度低的特性，在保證承受承載體拉力荷載的情況下，又避免了殘留的障礙物對日后的地下工程施工造成危害，可以有效解決錨索超越紅線而被限制使用的情況。

5 結(jié)語

以上介紹了三種關(guān)于解決錨索基坑支護(hù)超越紅線問題的施工技術(shù)，深基坑工程的有效支護(hù)關(guān)系到整個基坑工程的安全穩(wěn)定，如何解決在使用錨索支護(hù)情況下既確保基坑的安全，又不違反各地方關(guān)于基坑支護(hù)超越紅線的各項規(guī)章制度，是一項值得深入研究的問題，本文中的幾項方法已在若干工程中試驗(yàn)和應(yīng)用，可以為遇到此類問題的工程提供借鑒。