分級(jí)樁錨支護(hù)方案在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用研究

王旭麗

（廣州市凈水有限公司，廣東 廣州 510655）

深基坑是目前建筑工程施工期間的常見(jiàn)內(nèi)容，從具體定義的角度來(lái)看，深基坑工程主要指的是開(kāi)挖深度在5 米以上的基坑工程，另一種則是開(kāi)發(fā)深度在5米以下，但是由于地下環(huán)境較為復(fù)雜，有著較多錯(cuò)綜管線(xiàn)和建構(gòu)筑物，會(huì)影響周邊環(huán)境的安全。這種類(lèi)型的工程在施工的過(guò)程中需要制定精細(xì)化管理體系，并且為了防止基坑出現(xiàn)變形、周邊建構(gòu)筑物出現(xiàn)位移，還需要通過(guò)支護(hù)方式保持其穩(wěn)定性[1]。目前，為了應(yīng)對(duì)不同深基坑施工的需求，支護(hù)方案的類(lèi)型較多，這就要求施工人員在具體施工期間，結(jié)合不同工程的實(shí)際需求打造具備針對(duì)性的施工方案，在維持建筑工程穩(wěn)定性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)效益的控制。

1 分級(jí)樁錨支護(hù)方案的具體應(yīng)用案例及細(xì)節(jié)分析

為了全面提升文章論述的科學(xué)性，進(jìn)一步增強(qiáng)分級(jí)樁錨支護(hù)方案的應(yīng)用價(jià)值本文，從具體工程案例的角度入手，結(jié)合實(shí)際施工環(huán)境和需求打造具有針對(duì)性的分級(jí)樁錨支護(hù)方案，確保能夠?yàn)橄嚓P(guān)工程的開(kāi)展提供參考。

1.1 工程概況分析

某工程位于市中心，屬于交通樞紐型項(xiàng)目，工程整體開(kāi)發(fā)面積達(dá)到了6.5 萬(wàn)m2，基坑深度為14.5m～20m，頂部的標(biāo)高為8.7m～14.2m，結(jié)合后續(xù)的工程發(fā)展需求，該基坑的支護(hù)體系為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，安全等級(jí)確定為一級(jí)，使用年限為兩年。從周邊環(huán)境的影響因素來(lái)看，該工程北側(cè)臨近市政道路，下部有大量的通信電纜，埋深大部分為0.4m～0.7m；排水管道的埋深為2.8m。工程的南側(cè)臨近混凝土暗渠，頂板以及底板的埋深分別為0.8m、3.0m。

經(jīng)過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘察之后發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地內(nèi)部的地下水主要以潛水為主，局部為承壓水，地下水位高度在2.2m～5.7m。地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)，自上至下的土壤結(jié)構(gòu)分別為雜填土、全風(fēng)化白云巖、強(qiáng)風(fēng)化白云巖、中風(fēng)化白云巖、全風(fēng)化輝綠巖、強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖、中風(fēng)化輝綠巖，經(jīng)過(guò)工程試驗(yàn)確定物理力學(xué)性質(zhì)。

1.2 工程施工的重難點(diǎn)分析

結(jié)合前期的施工方案以及具體施工場(chǎng)地的勘察結(jié)果，確定本次施工期間的重難點(diǎn)有以下幾方面。

工程的整體規(guī)模較大，開(kāi)挖深度大，由于周邊有較多的交通線(xiàn)路，施工空間較為狹小，在有限的空間內(nèi)提升基坑施工質(zhì)量是施工重點(diǎn)；由于工程規(guī)模較大，導(dǎo)致不同地區(qū)的地質(zhì)條件，以及環(huán)境因素存在一定差異，在制定深基坑開(kāi)挖方案以及支護(hù)方案的過(guò)程中，需要考慮不同地區(qū)的實(shí)際情況，具體問(wèn)題具體分析。由于整體工程施工周期較長(zhǎng)，受到當(dāng)?shù)靥鞖庖约凹竟?jié)問(wèn)題的影響，可能面臨暴雨、暴風(fēng)、降雪等問(wèn)題，不僅會(huì)影響施工進(jìn)度，也會(huì)對(duì)工程支護(hù)結(jié)構(gòu)造成性能上的影響，因此，要嚴(yán)格控制人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失，避免對(duì)工程帶來(lái)不良影響。

2 深基坑支護(hù)方案的選擇和分析

2.1 深基坑支護(hù)方案的類(lèi)別分析

綜合目前我國(guó)深基坑施工體系的發(fā)展情況來(lái)看，支護(hù)工程已經(jīng)較為成熟，并且形成了以下幾個(gè)大的類(lèi)別。

2.樁錨支護(hù)。該種類(lèi)型的支護(hù)方案主要有土層錨桿、護(hù)坡樁、圍檁、鎖口梁等結(jié)構(gòu)組成，主要應(yīng)用在軟土層較薄，同時(shí)土質(zhì)性能較好的工程中。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以結(jié)合具體的變形限制和工程需求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力大小的調(diào)整，在避免支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的基礎(chǔ)上有著更多的靈活調(diào)整空間，是當(dāng)前絕大部分深基坑工程所使用的典型方案[3]。

3.重力式水泥墻支護(hù)。該方案通過(guò)水泥澆筑成水泥墻，依托水泥墻自身的自重、水泥墻和墻壁之間的摩擦力形成抵抗力，控制基坑變形。其優(yōu)勢(shì)在于提升了基坑土方的利用效率，也可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)擋土、止水。

以上這幾種施工方法是目前基坑施工中常用的支護(hù)方案，而結(jié)合本工程的具體需求和情況來(lái)看，以上幾種方式的應(yīng)用可行性較低，主要由于本工程的施工規(guī)模較大，且涉及不同環(huán)境下的支護(hù)施工，為了提升施工效果，全面增強(qiáng)工程的安全性和穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家以及技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)探討之后，確定按照不同區(qū)域的實(shí)際情況打造分級(jí)樁錨支護(hù)方案。

2.2 分級(jí)樁錨支護(hù)方案

該方案將整體支護(hù)結(jié)構(gòu)分為上下兩個(gè)部分，上級(jí)的土壤結(jié)構(gòu)大部分為雜填土，該結(jié)構(gòu)的支護(hù)方案選擇鉆孔灌注樁配合預(yù)應(yīng)力錨索，鉆孔灌注樁的直徑確定為1000mm，部分區(qū)域設(shè)置懸掛網(wǎng)鋼筋來(lái)提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，鋼筋直徑為25mm，長(zhǎng)度為2m，水平以及豎向的間距控制為2m，主要以梅花形進(jìn)行分布。

下級(jí)的地層結(jié)構(gòu)主要為白云巖、輝綠巖，這一部分的結(jié)構(gòu)利用鋼管樁配合預(yù)應(yīng)力錨索組成，不需要額外設(shè)置懸掛網(wǎng)鋼筋，利用預(yù)應(yīng)力錨索、腰梁進(jìn)行固定。

2.2.1 上級(jí)結(jié)構(gòu)的施工方案

結(jié)合前期的施工方案，進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，確定上級(jí)邊坡開(kāi)挖深度為4.8m，整體的支付方案制定情況如下。

厄瓜多爾政府努力改善礦業(yè)投資環(huán)境，在8月份取消了暴利稅，并支持國(guó)家礦業(yè)公司(Enami)尋找合作伙伴合資開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

選擇19m 長(zhǎng)的錨索，入射角控制在25 度，每一根錨索之間的距離為1m，豎向的間距則為4.1m。提前施加預(yù)應(yīng)力為150kN；支護(hù)結(jié)構(gòu)的主筋為hrb400 鋼筋，直徑控制在20mm，箍筋，材質(zhì)相同，直徑為10mm?；炷凉嘧栋凑粘Ｒ?guī)的樁體施工方案均勻配筋，螺旋箍筋間距控制在150mm。

錨索強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1320MPa，標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa，彈性模量1.95x10'MPa，抗拔安全系數(shù)控制在1.8。

結(jié)合實(shí)際需求，利用條分法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，其中的定量因素包含了土條寬度：0.4m，剛度折減系數(shù)：0.85，穩(wěn)定性安全系數(shù)：5.159＞1.35，整體的設(shè)計(jì)規(guī)范滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)計(jì)算之后，可以確定上級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)為38.67，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果1.8，確定該結(jié)構(gòu)符合深基坑工程施工的要求。

2.2.2 下級(jí)結(jié)構(gòu)支護(hù)方案

下級(jí)邊坡開(kāi)挖深度15.2m，嵌固深度5.3m，支護(hù)方案的具體設(shè)計(jì)情況如下。

選擇15.5m 的錨索，入射角度控制在15 度，平均間距以及豎向間距調(diào)整為1m 以及1.3m～2m，錨固段長(zhǎng)度為5.5m～8m，支錨剛度為30MN/m。主筋、箍筋的材質(zhì)和參數(shù)、彈性模量、抗拔安全系數(shù)、錨索強(qiáng)度設(shè)計(jì)值以及標(biāo)準(zhǔn)值與上部結(jié)構(gòu)一致通過(guò)最終計(jì)算，確定安全系數(shù)為13.952，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的1.8，確定該結(jié)構(gòu)符合深基坑開(kāi)挖的需求。

3 分級(jí)樁錨支護(hù)的施工重點(diǎn)分析

為了提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，在施工的過(guò)程中需要嚴(yán)格控制其中的關(guān)鍵技術(shù)體系，本工程所使用的技術(shù)體系如下。

3.1 提升鉆孔灌注樁施工質(zhì)量

在鉆孔灌注樁施工的過(guò)程中，需要將重點(diǎn)放置在水下混凝土施工領(lǐng)域。本工程選擇了導(dǎo)管法進(jìn)行施工，導(dǎo)管的直徑控制在25cm～30cm，確保導(dǎo)管內(nèi)壁光滑無(wú)雜物，內(nèi)徑大小完全一致，兩端通過(guò)焊接方式安裝法蘭盤(pán)；在導(dǎo)管組裝的過(guò)程中要進(jìn)行密實(shí)性檢測(cè)。為了避免出現(xiàn)卡管以及露筋等事故，粗骨料的粒徑控制在30mm 以下，每立方米的混凝土中水泥的用量要控制在420 千克以下，混凝土的整體強(qiáng)度數(shù)值要比設(shè)計(jì)值高出20%左右。為了確?；炷恋牧鲃?dòng)性不受影響，在混凝土灌注的過(guò)程中，要確保坍落度控制在160mm～200mm，在鋼筋密集處，需要使用小口徑的導(dǎo)管進(jìn)行灌注施工，確保鋼筋節(jié)點(diǎn)位置質(zhì)量符合要求[4]。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索的施工

在預(yù)應(yīng)力錨索施工的過(guò)程中，要做好錨索張拉以及防腐防銹作業(yè)。本工程的預(yù)應(yīng)力錨索張拉結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)應(yīng)力錨索張拉施工結(jié)構(gòu)

由于本工程的施工規(guī)模較大，不同地區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)以及巖層性質(zhì)有一定差異，針對(duì)整體工程采取了三組不同的抗拔試驗(yàn)，分別位于強(qiáng)風(fēng)化白云巖、強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖、中風(fēng)化白云巖及中風(fēng)化灰綠巖區(qū)域，每組實(shí)驗(yàn)所使用的設(shè)備、材料以及施工過(guò)程管控體系完全相同。通過(guò)該種方式可以得到錨索的安全系數(shù)，為后續(xù)的工程施工奠定基礎(chǔ)。

針對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索的防腐防銹作業(yè)來(lái)講，需要涂抹常規(guī)的防腐油脂，但是受到外界施工環(huán)境的影響，防腐油脂很容易出現(xiàn)性能失效的現(xiàn)象。本工程則針對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行了創(chuàng)新，在錨索張拉結(jié)束之后，針對(duì)裸露在外的區(qū)域涂抹防腐油脂，然后，利用熱塑管進(jìn)行包裹，通過(guò)汽油燈加熱使其牢牢覆蓋在錨具及錨索上。這種材質(zhì)的熱塑管為橡膠制品，具有較強(qiáng)的防腐耐磨性，也可以確保內(nèi)層的防腐油脂性能得以延長(zhǎng)，有助于提升使用壽命。

3.3 鋼管樁施工質(zhì)量管控

本工程地下級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇了鋼管樁作為主要的壓力承載體系，在施工過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

首先，要確保鋼管樁的垂直度符合標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中采取了限位調(diào)整方法，進(jìn)行垂直度分析，利用水井鉆沖擊器、主鉆桿作為核心骨架，利用不同直徑的鉆頭進(jìn)行多重校正[5]。該方式的應(yīng)用可行性較強(qiáng)，可以結(jié)合不同施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，同時(shí)成本可控，能夠產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

鋼管樁雖然是封閉的筒體結(jié)構(gòu)，但是在下樁的過(guò)程中也有可能導(dǎo)致底部沉渣堆積，影響漿料的擴(kuò)散效果，因此在作業(yè)過(guò)程中，在鋼管樁的底部2m 范圍內(nèi)，設(shè)置了直徑為10mm 的梅花狀孔洞，每一個(gè)孔洞的間距為400mm。在注漿時(shí)，漿體會(huì)通過(guò)這些孔洞向外進(jìn)行擴(kuò)散，而漿體的自重能夠確保鋼管樁和周邊的巖石結(jié)構(gòu)完整連接起來(lái)，從而提升嵌固的效果。

3.4 工程位移監(jiān)測(cè)

為了確保分級(jí)樁錨支護(hù)方案的施工能夠達(dá)成前期預(yù)計(jì)的效果，在工程開(kāi)展期間需要進(jìn)行持續(xù)性的位移監(jiān)測(cè)，主要用于風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判以及防控。

本工程中的位移監(jiān)測(cè)包含了頂部水平位移監(jiān)測(cè)、豎向結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)。頂部水平結(jié)構(gòu)的位移監(jiān)測(cè)使用全站儀配合及坐標(biāo)法進(jìn)行觀(guān)測(cè)，豎向的位移監(jiān)測(cè)則通過(guò)電子水準(zhǔn)儀配合高精度的水準(zhǔn)尺進(jìn)行觀(guān)測(cè)。開(kāi)挖深度在5m 以下時(shí)，每?jī)商爝M(jìn)行一次監(jiān)測(cè)；開(kāi)發(fā)深度在5m到10m 之間時(shí)每天進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)；開(kāi)發(fā)深度超過(guò)了10m之后，每天進(jìn)行兩次檢測(cè)。由本工程的動(dòng)態(tài)性監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化情況以及變化速率都符合深基坑開(kāi)挖的具體標(biāo)準(zhǔn)，確定了分級(jí)樁錨支護(hù)方案在施工過(guò)程中能夠?yàn)樯罨犹峁┌踩雷o(hù)保障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本工程針對(duì)雜填土區(qū)域以及巖層區(qū)域，采取了上下級(jí)相配合的支護(hù)結(jié)構(gòu)，利用鉆孔灌注樁、鋼管樁、預(yù)應(yīng)力錨索配合懸掛網(wǎng)鋼筋打造了組合式的結(jié)構(gòu)，不僅可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，還能夠?qū)崿F(xiàn)低碳節(jié)能的目的。整體方案具備較強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性，有效控制了基坑施工期間的位移，能夠保證施工順利開(kāi)展。