樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在某深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

頡冰丹 (甘肅紅鷺項(xiàng)目管理咨詢有限公司，甘肅 白銀 730900)

樁-錨支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與完善，為各地區(qū)深基坑支護(hù)提供了新思路，樁-錨支護(hù)是一種將排樁與錨索（桿）結(jié)合在一起的新型支護(hù)模式，利用錨索（桿）的作用將土體土壓力轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的巖土，使排樁在錨索作用下不發(fā)生變形，以減少排樁埋深，提高支護(hù)效果。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的樓層數(shù)量、高度在持續(xù)增加，因此，為了建造出堅(jiān)固的建筑基礎(chǔ)，就必須要加大基礎(chǔ)的埋深，與之相對應(yīng)建筑基坑的開挖范圍、深度也會(huì)越來越大。特別是隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，很多老舊建筑被推倒，一座座高樓拔地而起。在此背景下，我國已逐步開展了基坑工程的相關(guān)研究，并面臨著諸多的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)，為避免基坑開挖對周邊構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，本文將基于樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，開展基坑支護(hù)施工的研究，從而控制基坑施工中周邊建筑物的不均勻沉降，實(shí)現(xiàn)對基坑工程項(xiàng)目施工的規(guī)范化。

1 樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

1.1 水泥土攪拌樁施工

為實(shí)現(xiàn)對深基坑的支護(hù)，引入樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝，首先完成對水泥土攪拌樁的施工。在施工前，需要使用深層攪拌樁基進(jìn)行鉆孔，再向空洞中噴漿攪拌土體。按照“放線→定位→漿液配制→送漿→鉆進(jìn)→提升噴漿→反復(fù)攪拌→反復(fù)噴漿→插入加筋材料→位移”的步驟進(jìn)行具體的施工作業(yè)。移動(dòng)旋噴式攪拌器至指定位置，調(diào)整中心位置[1]。在地表起伏較大的情況下，必須對四條支腿的高度位置進(jìn)行調(diào)整，以保證井架豎直度在設(shè)計(jì)值之內(nèi)。通常情況下，對中誤差在20mm以內(nèi)，攪拌軸垂直度偏差在1.0%以內(nèi)。

在配制漿液時(shí)，將水泥漿液的配合比設(shè)置為水泥:水=1:0.6～0.7。在使用水泥砂漿前必須充分?jǐn)嚢?，在確定攪拌均勻的情況下才能夠使用。為解決水泥和易性問題，可在漿料制備中適量添加微量外加劑。在送漿之前，先將配制好的水泥漿進(jìn)行過濾，然后將濾出的水泥漿注入儲(chǔ)漿槽，開動(dòng)灰漿泵，將水泥漿送至攪拌頭。在泥漿從鉆頭中噴出的時(shí)候，立刻啟動(dòng)樁機(jī)攪拌頭，并使用向下旋轉(zhuǎn)的方法來攪拌。將攪拌頭由樁頭反向旋轉(zhuǎn)，使攪拌速度均勻，不斷將水泥漿噴到地上[2]。確定泥漿從鉆頭中噴射出來后，再次啟動(dòng)攪拌器，將泥漿往上提起攪拌器，不斷噴射。同時(shí)，時(shí)刻監(jiān)控灌漿壓力，及時(shí)修補(bǔ)灌漿缺陷，保證灌漿質(zhì)量。當(dāng)達(dá)到了設(shè)計(jì)的樁長度或者水平時(shí)，應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場對漿液進(jìn)行噴射并攪拌30s[3]。在完成上述操作后，重復(fù)鉆進(jìn)攪拌和提升攪拌噴漿的操作，最后插入20b 工字鋼。在成樁結(jié)束后，需要將鉆孔周圍的雜物清理干凈，并將樁機(jī)移到另一個(gè)樁位，重復(fù)上述操作步驟完成對另一水泥土攪拌樁的施工，直到完成所有水泥土攪拌樁的施工為止[4]。在施工過程中，為了確保施工質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格按照表1 記錄的要求進(jìn)行。

表1 水泥土攪拌樁施工要求

1.2 斜向加筋水泥土錨體施工

在完成對水泥土攪拌樁的施工后，開展斜向加筋水泥土錨體施工，以此使樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)具備完整性。圖1為斜向加筋水泥土錨體施工基本流程。

圖1 斜向加筋水泥土錨體施工流程圖

按照圖1 所示流程開展錨體施工。在第一層土方開挖前，需要提前半個(gè)月進(jìn)行井點(diǎn)降水，控制水位低于基坑底0.5m，配合相關(guān)部門，確保基坑表面施工順利進(jìn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)圖，基坑一層標(biāo)高為18.50m（高程），或根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。定位放線時(shí)錨體的位置一定要根據(jù)樁軸線和高程引測點(diǎn)來對其進(jìn)行測量，而且在開始施工之前，還需要對其進(jìn)行再次檢驗(yàn)[5]。鉆孔之前，將鉆機(jī)安裝在所有孔位之上，并使鉆頭與孔位的中心對準(zhǔn)，確保鉆孔符合設(shè)計(jì)要求，然后再進(jìn)行水平校正，確保錨體與樁結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻的角度一致?？墒褂脦r芯鉆頭在設(shè)計(jì)位置開孔，鉆進(jìn)的角度應(yīng)當(dāng)與錨體的角度相同[6]。鉆進(jìn)時(shí)需要穿透水泥土攪拌樁，避免斜向錨桿施工需要二次引孔，確保施工進(jìn)度。

在成錨時(shí)需要嚴(yán)格按照下述要求進(jìn)行控制：在水泥漿配制之前，先在水泥漿罐內(nèi)放置一把標(biāo)尺，以便根據(jù)計(jì)算出的水量進(jìn)行精確計(jì)量。煤灰用量根據(jù)設(shè)計(jì)煤灰用量計(jì)算。配制好的漿料不能出現(xiàn)離析、超滯現(xiàn)象，要及時(shí)噴灑。錨體施作點(diǎn)確定后，裝置安裝到位，鉆桿所處的垂直面與支護(hù)樁壁垂直，鉆桿所處的水平方向與支護(hù)樁壁的角度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定[7]。在完成對錨索的安裝后，帶漿噴進(jìn)，將其壓力控制在5MPa～35MPa范圍內(nèi)。在噴孔施工時(shí)，盡量避免用清水沖洗，并保證在施工前將所有的水排出。第一次射流沉降時(shí)，應(yīng)根據(jù)地層的軟硬程度選用合適的射流壓力（如遇硬質(zhì)地層，無法沉降，可預(yù)先鉆孔），一般為5MPa～20MPa，沉降速度不得大于100cm/min，并根據(jù)施工過程中返漿的具體數(shù)量，調(diào)節(jié)射流速度，確保射流的連續(xù)均勻。挖掘的深度必須符合設(shè)計(jì)要求。

1.3 基坑降水與排水

在完成上述施工任務(wù)后，采用管井進(jìn)行降水，確?；觾?nèi)無積水。結(jié)合深基坑的基本構(gòu)造，確定用水量[8]。圖2為深基坑的基本構(gòu)造。

圖2 深基坑基本構(gòu)造簡圖

基坑涌水量計(jì)算公式為：

式中Q代表深基坑涌水量；l代表過濾器長度；s代表深基坑水位降深；b代表深基坑距離水源的位置；r0代表深基坑的等效半徑。

對于管井單井的出水量可以結(jié)合下述公式計(jì)算得出：

式中q代表管井單井出水量；rs代表管井的過濾器半徑；K代表管井過濾器周圍含水層的滲透系數(shù)。

施工過程中，根據(jù)計(jì)算得出的結(jié)果確定管井、觀測井的數(shù)量。可根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際地形條件，對管井的位置進(jìn)行調(diào)整，管井應(yīng)當(dāng)避開水泥土樁錨。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況與基坑所在土層參數(shù)分析

試點(diǎn)工程為超高層建筑，建筑地下室與地下設(shè)備用房設(shè)計(jì)層數(shù)為4層，為保證工程項(xiàng)目施工符合技術(shù)規(guī)范，設(shè)計(jì)地下建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為筏板結(jié)構(gòu)。建筑塔樓部分對于的巖層為持力層，設(shè)計(jì)正負(fù)零的絕對標(biāo)高對應(yīng)500.23m，基坑最大開挖深度約為20m，根據(jù)施工方的現(xiàn)場測量，此基坑的四邊周長為330m。

為確保工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，進(jìn)行基坑工程項(xiàng)目所在區(qū)域土層參數(shù)的分析，具體內(nèi)容見表2。

表2 基坑工程項(xiàng)目所在區(qū)域土層參數(shù)

考慮到此基坑工程在施工中會(huì)經(jīng)過卵石層，為避免卵石層相關(guān)參數(shù)對工程施工造成影響，按照下述公式計(jì)算卵石層在施工中受到外界環(huán)境的影響（壓縮），對應(yīng)結(jié)構(gòu)層的變形量。

式中Es代表卵石層在施工中受到外界環(huán)境影響時(shí)的變形量；E0代表卵石層原始壓縮模量；β代表結(jié)構(gòu)承載力。

其中，β屬于未知參數(shù)，計(jì)算公式如下：

式中μ代表卵石層土體的泊松比，通常情況下，此結(jié)構(gòu)層取值為0.22。

2.2 基坑樁截面配筋設(shè)計(jì)

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用展開設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)前應(yīng)明確基坑的設(shè)計(jì)信息，具體內(nèi)容見表3。

表3 基坑設(shè)計(jì)信息

參照表3內(nèi)容進(jìn)行基坑樁截面配筋設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容見表4。

表4 基坑樁截面配筋設(shè)計(jì)

2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性檢驗(yàn)

施工完成后對結(jié)構(gòu)中的樁-錨進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性檢驗(yàn)，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中ξ代表支護(hù)結(jié)構(gòu)中樁-錨的抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)；Mp代表支護(hù)結(jié)構(gòu)中支點(diǎn)結(jié)構(gòu)對樁底部的抗傾覆彎矩；Ma代表支護(hù)結(jié)構(gòu)土側(cè)彎矩值。

根據(jù)工程項(xiàng)目施工要求，支護(hù)結(jié)構(gòu)中樁-錨的抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)應(yīng)大于1，如計(jì)算結(jié)果ξ大于1，說明施工后支護(hù)結(jié)構(gòu)可以在深基坑中發(fā)揮預(yù)期效果；反之如計(jì)算結(jié)果小于1，說明施工后支護(hù)結(jié)構(gòu)無法在深基坑中發(fā)揮預(yù)期效果。以此為依據(jù)進(jìn)行工程項(xiàng)目中支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 工程項(xiàng)目中支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性的檢驗(yàn)

2.4 變形監(jiān)測

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行樁-錨支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用后的變形監(jiān)測，設(shè)計(jì)監(jiān)測點(diǎn)的布置方式，如圖4所示。

圖4 變形監(jiān)測點(diǎn)布置方式

從圖4 可以看出，監(jiān)測點(diǎn)共9 個(gè)，監(jiān)測點(diǎn)的報(bào)警值為竣工后30d測點(diǎn)變形值大于30mm，以此為依據(jù)，對測點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)30d 的監(jiān)測，監(jiān)測后匯總監(jiān)測點(diǎn)的變形值，見表5。

表5 基坑支護(hù)監(jiān)測點(diǎn)變形值匯總

3 結(jié)語

（1）根據(jù)圖3工程項(xiàng)目中支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性的檢驗(yàn)結(jié)果，所有用于支護(hù)的樁-錨結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)均大于1，說明支護(hù)施工效果良好。

（2）根據(jù)表5 基坑支護(hù)監(jiān)測點(diǎn)變形值匯總結(jié)果可知，#1～#9測點(diǎn)的變形值在30d后均未超過30mm，說明工程項(xiàng)目在完工后并未發(fā)生變形預(yù)警，即項(xiàng)目施工后可以達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。