浅谈深基础锚索桩基坑围护方案

浅谈深基础锚索桩基坑围护方案1引言近年由于房价攀升，土地价格一路狂飙，城市的房屋向高空发展。同时由于人防及地下车库的要求，箱形基础大量采用，而且越来越深。而城市新建建筑往往离原有建筑很近，就造成深基础围护常没有放坡的余地且安全要求十分严格。xx地区表层土是由淤泥、杂填土组成，而且河系分布十分丰富，建筑往往会靠近河边。所以深基坑的围护已经是建筑施工的最难点之一。目前xx最流行的深基坑维护方式是悬臂排桩加支托圈梁，如浙北商场等工程即采用此方案。这种方法虽然十分安全。但假如基坑面积很大时，托梁需很大，不但造价高昂而且施工十分不便，工期也相对较长。以下以一工程为例说明笔者所设想的新方案。2工程概况该工程三面为公路，另一面为一安置小区，基坑开挖后最近的房屋距离20m。该工程主体为两栋28层高层写字楼，下为4层综合群楼，地下为两层地下室。基坑平面尺寸约为165m×59m的矩形，基坑底距自然地面约为6.5m。2.1地质情况①填土：主要是由碎石、建筑垃圾及少量粘性土组成，分布于场地东南边，厚约0.6m至0.2m。②粘土淤泥质粘土：含水量高、高压缩性土，承载力低，工程性能差厚约3.5m。③淤泥：含水量较高，高层缩性，承载力低，工程性能差，厚约4.7m。④淤泥质粘土：含水量高，高压缩性土，承载力低，工程性能差。基坑开挖深度在以上几层土中，以下为粉质粘土以及细砂层。交错出现中等压缩性土，承载力高，工程性能好，厚约58m，再下面为砂质泥岩。2.2原工程方案介绍该工程围护采用Φ700和Φ800的钻孔灌注桩，桩长约13m，在桩顶和距基坑底约2m处各设一道支撑圈梁。并在支撑梁中间8m间距分布立柱。每两个灌注桩外采用水泥搅拌桩来挡土。该工程仅支撑梁圈砼就达二千多立方，且施工难度很大。因为需要整个支撑系统均完工并养护合格后才能进行下层挖土工作。所以在10天的养护期内，全工地处于停工状态。而且挖土工作十分艰巨，预计需要两个半月才能完成整个挖土工作。3围护设计笔者考虑采用Φ800钻孔灌注桩作为主桩。中间间距1.2采用Φ300沉管灌注桩形成拱形。设三道锚杆来拉锚主围护桩。（见图1）首先考虑将沉管灌注桩间泥土清理干净浇注C25砼后，将其整体考虑成拱板。内再与板整体浇注三道拱梁。拱梁标号C25，配置梁的中心应与锚索对齐。且在锚索处，圈拱梁应加强设置拉锚支座。沉管桩桩长为13m。再考虑采用Φ800钻孔灌注桩作为主桩来作为拱板支座，通过最大弯矩计算，砼强度＞C30，钢筋采用不对称配筋7Ф25+18Ф25，箍筋加强箍参照构造配筋。另主桩要验算竖向承载力由于锚杆倾角较大，桩长为15m。图1：锚杆分布示意图在所有围护主桩两侧各设三道锚杆（见图1）。保守计算：锚杆受轴向力600KN。（1）预应力筋载面=轴向拉力×安全系数/预应力筋抗拉强度标准值通过计算可选取2根7Φ4钢绞线或3根7Φ3钢绞线。（2）本工程因土质不好，且有一面离原安置小区太近，考虑锚索倾角为60度左右，以岩石开始计算锚固所以自由段长度约为70m，规范要求自由段要大于5m。自由段钢绞线应上润滑油并套PVC管。（3）锚固段长度应取验算水泥结石与岩石孔壁间粘结力和水泥结石体与钢绞线粘结力达到轴向拉力所需最长的锚固长度。公式见锚杆喷射混凝土支护技术.规范。计算过程（略）锚杆锚入软岩7m，锚固总长15m。合计锚索长度为85m，钻孔孔径考虑为150mm。（4）灌注砂浆强度应大于30Mpa待砂浆强度达到80%才可以开始张拉。另外若是专业岩土公司可将钢绞线穿过特制的锚头折回成双股放入钻好的孔中。待灌浆强度达到设计要求，后对一根钢绞线的两头同时张拉，通过锚头来传递拉力。钢绞线全部涂润滑油，待填土完毕后可以将锚具松开，拉钢绞线一头将其拨出可以在其他工程重复使用，这样做将大大的节省成本。4施工4.1施工进度安排为了施工方便考虑将该围护及挖土分为6个施工段流水施工，同时以三个锚杆为界分为四层施工。以下为简略的流程图：一层一层挖土（1天）一层砼及锚索成形（3天）张拉封锚（1天）二、三层施工同一层（28天）最底层挖土（3天）一层挖土（1天）二层砼及锚索成形（3天）张拉封锚（1天）二、三层施工同一层（28天）最底层挖土（3天）一层挖土（1天）二层砼及锚索成形（3天）张拉封锚（1天）二、三层施工同一层（28天）最底层挖土（3天）说明：以上工期不考虑围护灌注桩施工工期，（）内为该工作的施工工期。另预应力锚索张拉前应养护8天，6段工作按等节拍流水进行施工。另考虑最下面一层要挖地梁、进行承台施工要3天时间。则理论工期为：13×3+5×3+3=57（天）。所以该工程可以60天完成，而且工地各专业工程队有较均衡的施工强度，基本上不会出现窝工现象。4.2施工过程4.2.1沉管灌注桩的施工因为沉管灌注桩为挤土桩，所以锤击沉管灌注桩的施工必须在主桩施工之前进行。沉管灌注桩施工时应以标高作为控制标准。因为本工程场地分布有淤泥层，沉管桩在经过淤泥层时拨桩的速度一定要慢且严禁复打。桩应在顶部8m内配筋。4.2.2钻孔灌注桩的施工因为灌注桩采用不对称配筋，所以施工管理人员一定注意不要将钢筋笼放反。成孔时注意成孔的垂直度。浇注水下混凝土时第一次灌下砼量要足够大，以后浇注过程中拨管的速度要控制好，以免造成质量事故。4.2.3水泥搅拌桩水泥搅拌桩采用普通32.5级水泥，水泥掺量为153。水灰比0.55。水泥搅拌桩应尽量靠近灌注桩施工，以保证挡土作用。4.2.4挖土首先应清除表面杂填土，做1∶1.5土坡，在坡下做排水沟。在每层土分段开挖时在与其它段交界处应放坡，放坡比例约为1∶2.5。4.2.5圈梁以及桩间补砼土方开挖后，应由人工清除桩间的泥土，要尽量清刷干净，并轻轻凿去桩外部水泥夹土层。然后进行放线扎钢筋立模。注意桩间砼一定要振捣密实并与拱梁一起整体浇注。在主桩的两侧各超出300mm范围拱梁下应增加斜牛腿以增大拱梁与桩之间的受力面积。在主桩两侧圈拱梁中间应预留Φ200mm的预留洞，以便未来的锚索施工。4.2.6锚索施工由于锚索较长本工程最大的难点在于锚索施工。锚萦的施工工艺如下：钻孔→锚索制作与安装、灌浆→张拉锁定。（1）施工准备，应考虑好施工区内地下埋设的位置情况，预测锚杆施工对其影响的可能性和后果。锚索长度超出建筑红线，应征得有关部门和单位的批准、许可。全面了解设计意图、编制施工组织设计。（2）钻孔本工程由于地下水位较高宜采用压力钻成孔法。（3）拉杆制作及其安装自由段就涂润滑油并套PVC管，因为为临时性锚杆可以一次灌浆即对自由段不再灌注砂浆。钢绞线线间每隔1.5m布设一个定位器。（4）注浆注浆指形成锚固段，本工程锚索较长只要注满前15m即可。为了保证工期要求，在砂浆中加入减水早强剂并适当提高砂浆标号施工。注浆时为了保证施工质量应采取二次注浆法。（5）锚索试验本工程应在基坑四边做四个实验锚萦，实验锚索应与工程锚索同样条件、同样机械、同样材料施工。当实验锚索的保养期到了后，应对其进行破坏实验，以求其极限承载力。另外应对5%锚索进行验收实验，即对工程锚索施加大于设计轴向力值的短期荷载而进行的实验。（6）张拉和锁定锚固体及台座砼强度达到20Mpa后，进行张拉锁定。正式张拉前，应取设计值的0.1～0.2倍预拉一次，使其各部位接触紧密、杆体完全平直。4.3基坑变形监测在三层圈拱梁面每距10m做一水平位移监测点。另应在基坑外每40m埋设斜测管。在土方开挖后回填完毕前应每天进行监测，并及时向监理建设方汇报准确的数据资料。5方案优缺点5.1优点（1）本工程若采用本方案，可以节约成本20%以上。（2）采用本方案，因为中间没有支撑梁，挖土的施工难度将大大减低。（3）若采取本方案围护工程可以在60天完成。而工程目前实施的方案至少要75天时间。（4）本方案各专业施工队流水作业，工作持续平衡