复合支护在深基坑工程中的应用

1、复合支护在厦门高铁阳光花园基坑工程中的应用1、【摘要】：随着城市地下空间、高层建筑的快速发展，工程施工范围的限制，基坑支护工程 越来越重要，特别是在日趋成熟的城市建设。本文章主要结合厦门高铁阳光花园基坑支护工程， 对组合旋挖钻孔灌注桩以及预应力锚杆复合支护结构的施工要点进行分析， 阐明该类支护的经济 性、安全性、及技术提升创造的价值。2、【关键词】 ：预应力锚杆 深基坑支护 旋挖钻孔灌注桩 价值 复合支护 施工特点 施工工艺 基 坑支护3、【前言】：厦门高铁阳光花园基坑支护工程四周环境条件较复杂， 周围有新站片区已建成的高层、 多层 建筑物、沿主干道设有架空高压线、厦门北站主要交通道路、地下通

2、道和地下电信电缆、燃气管 道等。根据以上情况，本支护不能采用放坡的形式。若本支护使用预应力锚杆和土钉墙作为主要 支护体系，很可能会因为周边环境复杂造成影响 1 。4、【施工特点 】:4.1 施工所需要的场地、空间较小，适用于各种场地，特别是错综复杂的城市。4.2 锚杆拉力可以通过抗拔试验确定，随时监测，有足够的措施保证安全度。4.3 基坑内支撑由锚杆代替，这样能够有效降低成本，施工环境和施工条件得以4.4 支护结构的侧向位移由锚杆预拉力来控制，易于调整。4.5 控制支护体系的施工成本容易控制，且工艺、工法较为简单。5、【适用范围】：本施工方法适用于可能影响毗邻建筑，部分深基坑支护工程，有地下管

3、线， 不能变更的地质环境，以及不允许有大变形的基坑支护工程。例如城市繁华市区 新建、翻建建筑物、道路改造、地铁站点、地下通道等。6、【工艺原理】 :6. 1、复合预应力锚杆结合旋挖钻孔灌注桩组合基坑支护的方法，是通过锚杆穿 过不稳定土体区深入土体深层，将拉力传递到土体，而锚杆施加张拉应力，使锚 固体不发生位移趋势。在土层中斜向成孔的预应力锚杆，与拉杆的握裹力，土体 之间的摩擦力、锚固体以及锚杆的作用来承受作用于支护结构上的荷载。预应力 锚杆改变了基坑土体的受力状态，减少了开挖好的基坑坑壁的侧向位移，保证了 基坑支护结构的稳定性。6.2 、预应力锚杆结合旋挖钻孔灌注桩通过桩顶压顶梁形成挡土支护结

4、构，该体 系通过桩、锚杆、压顶梁的整体刚度来控制基坑形变。一则通过旋挖钻孔灌注桩 进行挡土，二则通过力传递到稳定地层，两者的结合，保证整个体系稳定。6.3 、由锚杆头、自由段和锚固段三段组成的预应力锚杆，将拉力传递至稳定土 层。锚杆头则由锚具、托板、螺帽等组成，用于锁定锚杆拉力；锚头拉力传递至 锚固段的中间区段，这一段是自由段，由钢绞、防腐结构、注浆体组成；作用在 锚头拉力传递稳定地层，则是最后的锚固段。7、【施工工艺】 :7.1 、工艺流程：旋挖钻孔灌注桩的施工定位锚孔钻锚杆孔插入锚杆注 浆第一次注浆第二次压顶梁施工锚杆张拉监测 2 。7.2 、旋挖钻孔灌注桩的施工流程：7.2.1 施工工艺

5、流程如下： 旋挖钻孔灌注桩桩机的就位旋挖钻孔成孔清孔 吊装钢筋笼混凝土导管的安装再次清孔安装隔水栓和混凝土漏斗 灌注混凝土拆漏斗和导管。7.2.2 混凝土导管应埋入混凝土深度约为 2M，在浇筑混凝土过程时导管应及 时提、拆。隔 10 分钟左右，上下活动导管几次，以防堵管。浇灌过程中，要 控制好导管内的混凝土至泥浆面的高度。桩孔内的混凝土应控制好均匀缓慢 上升的速度、以无剧烈翻滚的泥浆为佳。7.2.3 在浇筑混凝土的过程中， 必须保持浇筑混凝土连续性。 每一车混凝土时 间的价格应小于 0.5h 。若有中途中间隔的时间过长， 应每隔 10 分钟上下活动 混凝土导管 2、3 次，以延缓混凝土凝固。7

6、.3 、定位锚孔： 施工前应提前在施工场地内中挖好排水沟， 避免泥浆的随意排 放而影响环境和施工。 准确就位锚杆钻机后， 将钻机底座垫平， 罗盘校核钻 杆倾斜角度，将角度偏差控制在 2 以内，高度控制在 30mm误差内。7.4 、钻锚杆孔。7.4.1 施工时，钻头要对准锚杆孔定位的位置下钻， 孔位偏差应小于 100mm， 开始施工时，小功率慢速钻进，控制好钻孔角度，并由技术员用罗盘控制钻 杆前进的方向，控制在 2 以内的钻孔角度偏差。钻孔的深度不应小于杆体有 效长度，并不大于施工设计要求的孔深 200mm。7.4.2 数值参数：黏土层的泥浆比重约为 1.06 103Kg/m3 1.10 103

7、Kg/m3 ； 3 3 砂层的泥浆比重则需 1.1 103Kg/m3 1.4 103Kg/m3。 钻速控制在 0.3m/min, 退钻速 0.5m/min 。37.5 、清孔渣。采用循环压浆泵进行泥浆循环 ,35min ，把孔底沉渣和泥皮冲洗 干净，保证孔底沉渣量小于 30mm。7.6 、锚杆的制作。7.6.1 锚杆自由段应涂上防锈油并包裹塑料薄膜， 这样能够隔离钢绞束与注 入的水泥净浆。7.6.2 制作锚杆过程中， 设置定位架之间的间隔为 2m，且锚杆外径不应大于 钻孔直径 10mm。7.7 、插入锚杆。7.7.1 操作的人员必须熟悉孔向，以保证能够顺利插入杆体。插入的过程中 尽量匀速、缓慢

8、，并不能随意扰动杆体， 并用棉纱、 编织袋将孔口临时封住7.7.2 安插前，应事先将锚杆的托板和螺帽戴上，避免插杆过程中污染锚杆 的丝口，当锚杆丝口污染后，要及时清理污染物，保证螺帽的顺利安装。7.8 、水泥注浆。7.8.1 注浆管随着钢绞线同锚杆一起埋在孔内，大概隔 0.5m 钻一对梅花注 浆孔，然后用胶布把小孔包好，以避免浆液堵塞注浆管。7.8.2 第一次注浆。注浆是顺着钻杆注浆管注浆，水泥浆通过钻杆的注浆管 传送至锚孔的底部。压力表从 0.5MPa 渐渐加大至 2.0MPa；当水泥浆灌注到 自由段附近时停止注浆， 退出锚杆后，卸掉上部钻杆。 随着水泥浆液的上升， 分部拔出注浆管和孔内套管

9、。7.8.3 第二次注浆， 间隔时间在 8h10h。压力从 2.5MPa慢慢升高， 直到注不 进且小部分水泥浆溢出孔口为止。全过程应保证稳定的低速灌注，并在浇灌 的时逐渐提高注浆的压力，使水泥浆液在稳定层土体向四周扩散。7.9. 压顶梁的制作和加工。 压顶梁在旋挖钻孔灌注桩顶上， 压顶梁和梁基槽宽 度应桩体大 100mm左右，以留下足够的支模空间， 基槽内铺设 20mm厚砂浆作 为找平层，若遇局部镂空则用 M7.0片石浆砌嵌补， 然后在桩顶上进行压顶梁 身的钢筋绑扎。7.10 锚杆的张拉锁定。7.10.1 锚杆灌注水泥浆液养护约 8d 后，并测试得锚固体张拉强度不小于 15MPa，且满足 75

10、%的设计强度，再对锚杆进行张拉。7.10.2 张拉工序如下： 进行预张拉时， 预定轴向力取 10%，紧密接触张拉的各 个部位。其次按预定荷载的 10%，进行阶段加荷，每一阶段加荷，观测时间 保持在 5min以上，并张拉稳定后， 再进行下一阶段的张拉， 预定荷载张拉保 持稳定 10min 后，卸荷载力，取预定值的 80%后用锚具锁定。7.10.3 事先标定好张拉和锁定系统，再将油压表的度数换算成张拉力进行控 制。在张拉锁定中，用锚杆预定的承载力进行数字校核，也就是锚杆按预定 承载力 100%张拉持续 5min 后，按承载力的 70%进行锁定。 47.11 监测。7.11.1 监测：1) 根据锚杆

11、应力监测情况对锚杆的轴力进行监测， 若发现在锚杆应力损失过 大，则必须对锚杆再次进行张拉；2) 支护体系，包括基坑周边位移的测量监测；3) 基坑地表开裂状态实施观测，并记录，将形变控制在可允许范围内；4) 对毗邻建筑物、道路、管线等设施的变形测量、观测；5) 基坑内壁的渗水、基底水，以及基坑内外的地下水位情况进行监测。 57.11.2 土方开挖期间，基坑土体顶部水平位移、侧移观测应保证每天一次以 上。遇到基坑开挖的深度加大或发现支护结构变形较大，或者支护体系变形发展急剧必须加大观测频率。8、【主要材料】 :8.1 、主要材料。灌注浆水灰比约为 0.40.45 ，水泥浆的配比是水泥 :水:早强

12、剂: 膨胀剂为 1: (0.450.5): (0.0070.01) :0.078.2 、施工主要机具如下图表 1 所示。8.3 、劳动力的组织如下图表 2 所示。表名称钻孔灌 注桩钻 机锚杆钻 机排污泵搅拌机往复式 压浆泵反铲挖 土机自卸式 运土车交流电 焊机数量(台)263363102表二：岗位项目 经理技术 负责 任质检 员安全 员测量 员电工钻工机修 工挖土 操作 工人数111121813工作 内容施工 过程 全面 管理施工 技术 指导质量 管理安全 管理基坑 监测设备 照明 用电操作 钻机， 移位设备 维修 保养机械 挖土9、【安全措施】 :9.1 贯彻 “安全第一，预防为主”的安全方

13、针。施工前，明确各级人员安全职 责，做好工人的三级安全教育；施工中，要严格执行岗位责任制条例，遵守安 全操作规程。9.2 重型车辆不得通过基坑周边，与施工无关的生产物质和严禁堆放在基坑上边。同时必须对已经施工好的结构体系采取可靠的加固措施，以保证安全。1 米高的栏杆，栏杆用钢管用醒9.3 钻机设备和振捣设备必须要有专用开关箱，并接漏电保护器，并随时进行 检查保证完好。电缆线不得随地牵绕，应予以架空。9.4 基坑的安全通道和上下爬梯必须设不小于 目的红白油漆，并拉好安全警戒绳。9.5 在施工过程中，若有发生异常情况，必须立即停止施工，查清原因后，采 取相对措施进行补救。9.6 当基坑毗邻的建筑物

14、发生严重开裂且有倾斜现象、或者地表裂缝在短时间 内加大时，应马上疏散施工人员，设置隔离区域，并进行加固处理。9.7 压浆泵电缆线路应采用“三相五线”方式，使用过程中，如果出现压力骤 然提升或者降低时，应马上停机检查，排除故障后再进行使用。10、【质量控制】 :10.1 钻机施工前用方木等材料垫好， 设好前后支撑， 人工操作的位置用模板铺 设好，检查机械正常，一切就绪后才能施工。10.2 钻孔的孔位水平误差应小于 20mm，而垂直方向的误差必须控制在 10mm以 内，施工时钻进 5 米左右测量一次成孔角度，及时调教角度，保证钻孔底部的 偏斜尺寸小于锚杆的 2%。10.3 注浆所用的水泥浆液应搅拌

15、均匀，随搅随用，并且保证清洁，严防杂物等 混入浆液中。若注浆过程出现停滞，则必须采取措施。实际注浆量必须保证注 浆充盈系数大于 1.0 ，在注浆后严禁扰动锚杆干扰浆液的初凝。10.4 所有的材料都应具有出厂合格证， 需要进行取样的， 则必须要有试验报告， 并按相关要求进行现场取样。10.5 注浆施工过程中，保证注浆管管头插入水泥浆液液面 500mm至 800mm之间， 严禁在施工过程中将导管拔出浆液面，避免出现断杆。 611、【环保措施】 :11.1 必须对施工的道路 , 场地进行硬化，安排专人清扫运输中散落在现场的渣 土，同时安排专人对道路进行洒水，避免尘土污染周边环境。11.2 基坑上口、

16、集水坑、泥浆池和排水沟等周边，必须设置栏杆，同时及时抽 运泥浆液，防止泥浆外溢污染环境。11.3 旋挖钻孔灌注桩在施工过程中，及时外运泥浆，保持排水沟，排泥沟的畅 通，安排专人及时处理基坑积水、垃圾、废水、废渣等。12、【效益分析】 :厦门高铁阳光花园建筑物为 30层 3栋，18层 3 栋，总建筑面积为 13.8 万平方米， 采用框架剪力墙结构， 该工程基础开挖深度为 6.1 米，基坑卡瓦面 积约为 8500 平方米，基坑支护采取预应力锚杆和钻孔灌注桩组合方法。采用 本工法施工，施工过程中进行监测， 监测结果表明， 基坑变形量在规定范围内， 周围道路及地面并未出现沉降开裂等不良现象，实施效果理想。13. 【参考文献 】:1