微型鋼管樁與錨索結(jié)合在基坑支護(hù)中應(yīng)用探究

【摘要】在基坑工程建設(shè)中，深基坑支護(hù)效果直接影響到整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量和效益。施工單位在策劃過(guò)程中，需結(jié)合具體項(xiàng)目的環(huán)境和特點(diǎn)，合理且創(chuàng)造性地運(yùn)用深基坑支護(hù)技術(shù)，從而確保施工流程的順利進(jìn)行，并達(dá)到預(yù)設(shè)的施工品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。文中詳細(xì)闡述了一種特定的支護(hù)方式，即微型鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合應(yīng)用。由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如施工時(shí)間短、經(jīng)濟(jì)效益高、作業(yè)空間需求小、施工效率高等，這種支護(hù)方式在深基坑支護(hù)的實(shí)踐中獲得了廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】微型鋼管樁；預(yù)應(yīng)力錨索；深基坑；支護(hù)體系

【中圖分類號(hào)】TU753.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）08-0155-03

0 引言

在建筑群密集、管線錯(cuò)綜復(fù)雜的地方，高層建筑地下室、人防、地鐵等地下工程建設(shè)增多，加大了基坑支護(hù)的難度。傳統(tǒng)的土釘墻、錨噴支護(hù)和樁錨支護(hù)已不能滿足施工需求。由于場(chǎng)地和環(huán)境限制，大型施工機(jī)械難以施展。因此，需要具備適應(yīng)能力強(qiáng)、作業(yè)面積小、設(shè)置靈活、強(qiáng)度高和經(jīng)濟(jì)性好等特性的支護(hù)結(jié)構(gòu)。微型鋼管樁正好滿足這些要求，能有效解決施工中的問(wèn)題，受到施工單位青睞。

1 微型鋼管樁與錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)介

本文所研究的工程主體面臨的深基坑支護(hù)問(wèn)題，將采用微型鋼管樁與錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)進(jìn)行解決。這種技術(shù)巧妙地結(jié)合了錨索支護(hù)體系和微型鋼管樁加固的方法，解決了基坑變形問(wèn)題。在施工過(guò)程中，這項(xiàng)支護(hù)技術(shù)能有效地利用錨索施加應(yīng)力和微型鋼管對(duì)土體的管箍作用，使錨索和鋼管協(xié)同工作，對(duì)土體產(chǎn)生擠壓，從而有效控制土體的滑動(dòng)現(xiàn)象，達(dá)到理想的基坑變形控制效果。

在實(shí)際應(yīng)用中，微型鋼管樁與錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的實(shí)施步驟相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)。首先，在基坑開挖前，需將微型鋼管垂直打入開挖線外側(cè)，并采用高壓注入的方式將水泥砂漿注入鋼管內(nèi)部，形成一定間距分布的微型鋼管樁。其次，在基坑開挖過(guò)程中，技術(shù)人員會(huì)根據(jù)錨索施工方法，分層開挖并分布設(shè)置錨索，與微型鋼管樁共同構(gòu)成一個(gè)完整的支護(hù)體系。

微型鋼管樁與錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。首先，通過(guò)超前支護(hù)的應(yīng)用，能顯著增強(qiáng)表面土體的穩(wěn)定性，為基坑施工提供堅(jiān)實(shí)的保障。其次，微型鋼管樁的嵌固深度有助于減少基坑基底隆起和管涌滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。最后，基于剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠靈活調(diào)整支護(hù)形態(tài)，有助于降低和控制基坑變形。這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)使得微型鋼管樁與錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在當(dāng)前的建筑工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 基坑支護(hù)方案的選擇

為了確?；影踩?，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和支護(hù)結(jié)構(gòu)的適用特點(diǎn)，在鉆孔樁受限的區(qū)域內(nèi)采用了微型鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。這種支護(hù)體系具備以下顯著優(yōu)勢(shì)。

1）由于微型鋼管樁的樁徑較小，能靈活適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，輕松穿越狹小空間，有效解決大口徑支護(hù)樁施工中遇到的問(wèn)題。

2）微型鋼管樁具備較高的剛度和抗剪強(qiáng)度，能夠承受土體荷載，為基坑提供穩(wěn)固的支撐[1]。

3）微型鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨索完美結(jié)合，形成強(qiáng)大的整體支護(hù)效應(yīng)，增強(qiáng)了支護(hù)體系的穩(wěn)定性和可靠性。

4）易于加工和焊接，適用于各種地層條件，且成樁速度快，顯著提高了施工效率。

5）微型鋼管樁的施工機(jī)械簡(jiǎn)單輕便，對(duì)地下管線的影響微乎其微，有效保護(hù)了周邊環(huán)境的安全。

3 微型鋼管樁錨索深基坑復(fù)合支護(hù)施工技術(shù)原理

3.1 微型鋼管樁的功能與機(jī)制

微型鋼管樁是通過(guò)鉆孔后將鋼管植入土層中，借助土體的摩擦力和鋼管的強(qiáng)度共同提升地基的穩(wěn)定性，主要分為打入型和鉆入型兩種類型。打入型微型鋼管樁是直接將鋼管打入土體，利用側(cè)向土壓力增強(qiáng)地基的承載能力。而鉆入型微型鋼管樁則先在土層中鉆孔，再將鋼管沉入孔內(nèi)，形成土體與鋼管共同承載的復(fù)合樁體。由于微型鋼管樁操作簡(jiǎn)便、施工周期短、適應(yīng)性廣泛，因此被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、水利等領(lǐng)域，為地基處理和地下工程提供可靠且安全的支撐。

3.2 錨索的功能與機(jī)制

錨索在多個(gè)領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，如建筑、橋梁、電梯和索道系統(tǒng)等。錨索主要功能是提供支撐和抗拉力，以維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。在建筑和橋梁工程中，錨索能夠承受外部負(fù)載和力量，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生位移或破壞。在電梯和索道系統(tǒng)中，錨索通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力或張力來(lái)驅(qū)動(dòng)或引導(dǎo)物體運(yùn)動(dòng)。此外，錨索還可以固定和牽引物體，防止其受到外部力的影響而發(fā)生位移或傾斜?？傊^索在多個(gè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

錨索的工作原理主要基于錨固系統(tǒng)、材料選擇和預(yù)應(yīng)力技術(shù)。錨固系統(tǒng)是錨索功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，通過(guò)將錨索固定在堅(jiān)固的支撐點(diǎn)上，如錨板、錨鏈或巖石等，確保錨索的穩(wěn)固性，防止其松動(dòng)或脫落。在材料選擇方面，錨索通常采用高強(qiáng)度和耐腐蝕的材料，如鋼絲繩、鋼束或鋼筋等，以確保其在各種環(huán)境條件下的穩(wěn)定性和耐久性。預(yù)應(yīng)力技術(shù)也是錨索功能發(fā)揮的重要方面。這一技術(shù)涉及在安裝過(guò)程中對(duì)錨索施加預(yù)應(yīng)力，使其處于緊張狀態(tài)，從而提供額外的穩(wěn)定性和支撐力。通過(guò)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，錨索能夠在各種負(fù)載和外部力作用下保持更好的穩(wěn)定性，為結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性提供有力保障[2]。

3.3 復(fù)合支護(hù)的功能與機(jī)制

復(fù)合支護(hù)是綜合運(yùn)用墻體結(jié)構(gòu)、土工材料和排水系統(tǒng)等多個(gè)關(guān)鍵要素，旨在實(shí)現(xiàn)土體的穩(wěn)定性和加固。墻體結(jié)構(gòu)，如混凝土墻、鋼筋混凝土墻或鋼支撐墻等，為土體提供了不可或缺的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，有效防止土體失穩(wěn)或坍塌。土工材料，如土工格柵、土工布或土工膜等，憑借其出色的抗拉強(qiáng)度和濾水性能，不僅增強(qiáng)了土體的穩(wěn)定性，還分散了地表水壓力，防止邊坡土體受到侵蝕。此外，排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了處理和排除過(guò)多的水分，無(wú)論是地下水還是降雨產(chǎn)生的雨水，通過(guò)降低土體的飽和度和剪切強(qiáng)度，進(jìn)一步提高了土體的穩(wěn)定性。

在功能上，復(fù)合支護(hù)的作用主要體現(xiàn)在抗側(cè)壓、增強(qiáng)土體穩(wěn)定性和分散荷載等方面。通過(guò)各關(guān)鍵要素的綜合作用，復(fù)合支護(hù)能夠有效地抵抗土體承受的側(cè)向壓力，為其提供穩(wěn)定的支撐力量。同時(shí)，復(fù)合支護(hù)還能增強(qiáng)土體的抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，防止土體質(zhì)量的流失和破壞，提升了土體的整體穩(wěn)定性。復(fù)合支護(hù)還能分散荷載，將地表或地下結(jié)構(gòu)的荷載均勻地傳遞到土體中，從而減小局部的應(yīng)力集中，進(jìn)一步保護(hù)了土體的完整性。

4 微型鋼管樁與錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用流程

4.1 微型鋼管樁施工

基坑開挖施工的主要工序包括：①進(jìn)行微型鋼管樁施工；②進(jìn)行袖閥管注漿和冠梁施工；③開挖第一層土方；④進(jìn)行第一層錨索和樁間噴射混凝土施工；⑤循環(huán)進(jìn)行分層開挖、錨索施工和樁間噴射混凝土施工，直至基底完成。

微型鋼管樁施工工藝流程：場(chǎng)地平整→測(cè)量放線→鉆進(jìn)成孔→安裝鋼管→封孔并灌入水泥砂漿→成樁并養(yǎng)護(hù)。

錨索施工工藝流程：制作錨索→鉆孔清孔→安裝錨索并注漿→安裝鋼腰梁和錨具→張拉鎖定。

4.2 錨索施工

錨索施工流程及注意事項(xiàng)。

1）在錨索施工過(guò)程中，首先進(jìn)行鉆孔工作。鉆孔時(shí)，需根據(jù)樁體樁徑和設(shè)計(jì)孔徑進(jìn)行操作，確保鉆孔精確度，使錨索能夠順利插入。為防止孔壁坍塌，需根據(jù)巖土條件選擇合適的鉆孔方法，并采用清水作為冷卻和排渣介質(zhì)。錨索的水平間距和垂直間距通常設(shè)定為1.5～4.0 m，傾斜角度為15°～35°。

2）完成鉆孔后，進(jìn)入錨索安放階段。在此過(guò)程中，需在確認(rèn)鉆孔無(wú)坍塌后進(jìn)行錨索安裝。為確保錨索桿體的順利推送，需控制好推進(jìn)速度和力度，并確保推進(jìn)力均勻。同時(shí)，應(yīng)避免在推送過(guò)程中發(fā)生錨索桿體的轉(zhuǎn)動(dòng)。

3）注漿環(huán)節(jié)，常規(guī)的水泥砂漿可用于此步驟。如遇到特殊巖土層，為提高注漿質(zhì)量，可采用常壓注漿方法。

4）張拉錨固階段。這是整個(gè)施工過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。通過(guò)張拉設(shè)備施加預(yù)應(yīng)力，能夠增強(qiáng)土體的加固和穩(wěn)定效果。在張拉過(guò)程中，必須確保預(yù)應(yīng)力始終沿錨索軸線方向作用，以防止預(yù)應(yīng)力筋發(fā)生彎曲。

在整個(gè)錨索施工過(guò)程中，必須密切關(guān)注各操作步驟，確保施工質(zhì)量和安全。對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，遵循相應(yīng)的操作規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效地保障工程的順利完成和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

4.3 錨下承載結(jié)構(gòu)安裝

在錨下承載結(jié)構(gòu)安裝之前，必須預(yù)先對(duì)安裝部位進(jìn)行混凝土噴涂處理。在噴涂過(guò)程中，首要目標(biāo)是確保噴涂的平整性，避免產(chǎn)生任何突出的毛刺。同時(shí)，對(duì)混凝土噴涂的厚度也要進(jìn)行嚴(yán)格控制，以確保其符合設(shè)計(jì)要求[3]。完成噴涂工作后，即可開始錨頭部位的安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成安裝后，必須立即對(duì)安裝部位進(jìn)行臨時(shí)固定，并再次進(jìn)行表層混凝土噴涂。隨后，在已噴射的混凝土表面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，以確保錨頭與錨下結(jié)構(gòu)能緊密封閉。

5 基坑安全施工監(jiān)測(cè)

5.1 微型鋼管樁的穩(wěn)定性檢測(cè)

微型鋼管樁與鋼筋混凝土樁的重要區(qū)別在于，其無(wú)法在混凝土中安裝測(cè)斜管及鋼管應(yīng)力計(jì)，從而無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控樁身的變形和應(yīng)力。為了有效監(jiān)測(cè)樁體的位移和錨索的拉力，選擇在現(xiàn)場(chǎng)開挖過(guò)程中沿著樁身布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。通過(guò)這些布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，得以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁體的位移情況，并與錨索拉力的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相互比對(duì)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

在整個(gè)基坑施工過(guò)程中，根據(jù)持續(xù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，微型鋼管樁的最大樁體位移達(dá)到38.2 mm，這明顯超出了基坑土體位置允許的30 mm標(biāo)準(zhǔn)。然而，需要指出的是，每層監(jiān)測(cè)布點(diǎn)僅在土方開挖時(shí)進(jìn)行，可能并未完全捕捉到樁體變形的全部情況。盡管如此，現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)充分表明，樁體基坑是穩(wěn)定的，證明了微型鋼管樁預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系的高度安全性和可靠性。

5.2 基坑的變形監(jiān)測(cè)

為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁體的位移情況，在施工現(xiàn)場(chǎng)沿著基坑周邊布置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)也監(jiān)測(cè)了錨索拉力。這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要針對(duì)以下各項(xiàng)進(jìn)行密切關(guān)注：支護(hù)樁頂部的水平及垂直位移；土釘墻頂部的水平及垂直位移；深層土體的位移；周邊建筑及道路的沉降；周邊管線的位移；周邊地表的沉降以及地下水位的變化。

關(guān)于監(jiān)測(cè)的具體安排。從基坑開挖施工開始至基坑回填結(jié)束，整個(gè)過(guò)程中都會(huì)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)?？紤]到基坑開挖施工對(duì)周邊環(huán)境可能產(chǎn)生的影響，并結(jié)合工程的實(shí)際情況，在支護(hù)施工階段，安排每日1次的監(jiān)測(cè)頻率。隨著施工的推進(jìn)和變形的逐漸穩(wěn)定，適時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)間隔，一旦變形趨于穩(wěn)定，便不再需要進(jìn)行額外的支護(hù)操作[4]。

6 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

九江某地產(chǎn)項(xiàng)目采用此施工技術(shù)，成功地提前5天完成SA段基坑支護(hù)，從而減少了短臂改裝鉆機(jī)5個(gè)臺(tái)班，直接節(jié)省約1萬(wàn)元的臺(tái)班費(fèi)。同時(shí)，也節(jié)省了至少50個(gè)人力。按每個(gè)人工費(fèi)用200元計(jì)算，單個(gè)建筑可直接節(jié)省人工費(fèi)用約1萬(wàn)元?？傆?jì)，項(xiàng)目累計(jì)節(jié)約費(fèi)約2萬(wàn)元。這說(shuō)明通過(guò)改進(jìn)施工過(guò)程中的施工方案，產(chǎn)生了2萬(wàn)元以上的經(jīng)濟(jì)效益。微型鋼管樁施工方法在本項(xiàng)目的應(yīng)用效果良好，不僅提高了施工效率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，還節(jié)約了人工費(fèi)用，促進(jìn)了微型鋼管樁的施工進(jìn)度。施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，減少了資源消耗，獲得了監(jiān)理和業(yè)主單位的一致好評(píng)。此外，該施工工藝成熟、技術(shù)先進(jìn)，增強(qiáng)了企業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。

近年來(lái)，大型地下空間的開發(fā)使得新建建筑與現(xiàn)有建筑間距離縮短，施工空間有限，基坑支護(hù)工程規(guī)模和深度加大。不當(dāng)?shù)氖┕し椒赡軐?dǎo)致地面沉降、鄰近建筑傾斜和裂縫，甚至基坑坍塌，嚴(yán)重影響鄰近建筑的安全性和使用功能[5]。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，微型鋼管樁錨索深基坑復(fù)合支護(hù)施工技術(shù)出現(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)專門針對(duì)微型鋼管樁支護(hù)施工，確?；娱_挖面的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，并保證施工質(zhì)量此技術(shù)。此技術(shù)廣泛應(yīng)用于商業(yè)和住宅樓工程，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和技術(shù)效益。具有技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、高效經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

7 結(jié)語(yǔ)

微型鋼管樁錨索深基坑復(fù)合支護(hù)施工技術(shù)是具有劃時(shí)代意義的技術(shù)創(chuàng)新，為深基坑施工中的復(fù)雜問(wèn)題提供了有效解決方案。這項(xiàng)技術(shù)提升施工效率、確保工程安全、降低成本和資源消耗，為城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。面對(duì)深基坑支護(hù)施工的挑戰(zhàn)，深入研究技術(shù)手段和施工工藝的優(yōu)化，解決施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、進(jìn)度和成本等問(wèn)題。未來(lái)目標(biāo)是開發(fā)既實(shí)用又具備廣泛適用性的微型鋼管樁錨索深基坑復(fù)合支護(hù)施工技術(shù)，滿足城市建設(shè)需求。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]徐馳（1987—），男，南昌人，本科，工程師，研究方向：巖土工程。