锚管支护技术在深基坑工程中的应用

徐永荣

（湖南巴陵水利水电建筑工程有限公司 岳阳市 414100）

1 概 述

二沙岛工程位于广州市风景优美的二沙岛中部东南角五区，东临广州大桥，南靠珠江，整个用地为三角形地块。结合基地的地形特点，建筑大楼呈三角形布局，是一座集办公、会议、客房、餐饮及娱乐为一体的大型综合性建筑。

1.1 工程概况

地面以上9层，地下室2层（甲方要求），屋面标高31.1m，建筑总高度35.1m，总建筑面积20240m2，占地面积11782m2。该建筑平面较复杂，结构上主要采用钢筋混凝土框架结构体系；网球场部分因大空间要求，采用蚴旋球节点38m×42m的空间网架结构。基坑深10.0m，电梯井局部基坑深12.0m，基础采用人工挖孔灌注桩。

1.2 地质情况

根据工程地质报告，场地属ⅠⅠ类场地土，地下水位深1.2m，基坑土层自上而下分别为：

（1）耕植土及埋藏植物层：疏密不均，松散状态，厚度（0.5～0.9）m。

（2）粉土层，可塑状态，湿，厚度为（0.8～1.9）m。

（3）淤泥及淤泥质土：软塑～流塑状态，厚度煤（1.4～2.4）m。

（4）中砂：松散状态，饱和，厚度为（1.7～2.6）m。

（5）砾砂：松散～稍密状态，饱和，厚度为（2.8～3.3）m。

（6）残积～强风化泥岩：褐色，主要成分是泥质铁质粉粘粒，厚度为（1.5～2.3）m。

（7）中～德风化泥岩：褐色，主要成分是泥质铁质粉粘粒，遇水遇风后易松散崩解。

2 基坑支护方案

由于砂土与珠江水相通具有明显的承压性，水量补给迅速，因此，在基坑支护方案设计施工中应予以充分重视。为了便基坑开挖不产生砂土流失，防止基坑周边地面沉降，沿基坑开挖边线以外交错设置3排搅拌桩，横向水平间距为400mm，纵向水平间距为350mm，桩身直径为500mm。为便搅拌桩形成连续、封闭的止水围幕，相邻桩横向水平搭接为100mm，纵向水平搭接为150mm。搅拌桩长约为12m，要求桩穿过砂土透水层，到达残积土层以下1.0m。水泥掺入量为加固土重的15%，水灰比为0.45。为增加水泥浆的流动行，掺入外加剂0.3%的木擀素磺酸钙，采用425#水泥。

根据地质报告，边坡土层视为较均匀松散介质，可简化为均质各向同性体，其边坡滑动模式通常为圆弧型。抗剪强度是控制边坡稳定的主要因素，如不加固，边坡稳定系数K=0.5左右，在土体自重及附近地表建筑物荷载作用下，边坡失稳是不可避免的。这一认识从现有许多基坑开挖边坡所产生的若干局部滑动中可以得到证明。喷锚网支护技术可以使边坡稳定系数提高到K≥1.3，所以用喷锚网加固的边坡是安全稳定的。

2.1 锚 管

由于工程处于有承压水的砂土地基上，无法形成锚体的成孔，故采用锚管。计算单根锚管的设计抗拔吨位为1.2t/m，锚管采用Φ48.5×3.5国标钢管，网状布置，水平间距1500mm，垂直间距1100mm，共9排，锚管与水平面呈10°～15°夹角，长度为（9～15）m，按土体滑动面上长下短布置。锚管周边均匀分布Φ10·1000注浆孔，端部1m范围加大注浆孔为Φ15。锚管头部用2×ф25纹钢连接，作为加强艋。淤泥层的锚管加大灌浆压力，使锚管头部形成扩大头，加大了锚管的抗拔力。杆体间隔（1～2）m设对中支架，支架为Φ6～8钢管。钻孔采用机构成孔，用钻机和气动冲击式锚杆钻机，将锚管打入设计深度，钻孔口部设止水密封环。由注浆管用压力水清洗锚管内的砂土，选至孔底后由底部注浆，边注边抽注浆管，至口部后加压注浆。注浆材料选用水恢比为0.45～0.50的纯水泥浆，注浆压力为（0.6～0.8）MPa，采用345#水泥。通过注浆压力可以排陶锚管内的空气，也使水泥浆渗入到土体内，在锚体周边形成水泥土，增强了土体的抗剪强度。

2.2 喷射混凝土

喷射混凝土采用C20，喷混凝土厚度15cm、钢筋网为Φ6@200×200，上沿外潘1.5m。在锚管端部设置网状加强艋，加强筋为Φ20·1500×1100，加强艋同锚管焊接，锚管端部采用每侧2Φ20的井字形锚头，长度为500mm。

喷射压力清除因坡面施工时形成的松散层，并将混凝土嵌入土层中，增强了喷网与坡面土体的结合能力，在坡面上形成了一个整体的多支点钢筋混凝土连续板。

3 施工工艺

制定土方开挖计划，分层、分段开挖基坑土，土方开挖每层深度1.1m，严禁超挖。开挖时，控制机不得碰撞、损害支护结构及搅拌桩，按照设计边坡及时进行人工修坡，要求坡面平整。

3.1 锚杆施工

因场地属强透水不良地质，锚管施工采用一次性锚管工艺，防止成孔施工时水土流失，即利用锚管管体材料成孔，并通过管体注浆。

3.1.1 放线定位

根据方案要求和土层条件，确定锚管标高，定出孔位，作出标记。如确因地质条件和地下设施影响，则需经技术人员确认后调整孔位。

3.1.2 锚管加工

按照要求加工锚管，锚管打注浆花孔，设置倒刺，安放止浆密封装置。

3.1.3 钻 孔

首先用钻孔机钻透500mm厚的水泥土搅拌桩，再用气动冲击式锚管钻机将锚管打入设计深度。成孔时，应保证钻机稳定和成孔质量，保证钻孔倾角、孔深、孔间距符合设计要求。

3.1.4 锚管安装、注浆

穿过搅拌桩开孔后，即可用冲击锤打入锚管，锚管打入后，用高压水冲洗锚管，然后开始注浆。注浆管距孔底（50～100）mm，口部设密封装置，封堵孔口，加压灌浆，注浆压力，控制在0.5MPa左右。

3.2 喷射混凝土

按要求采用喷射速凝混凝土，坡面钢筋绑扎要按规范施工，必须保证锚筋、钢筋网井字型锚头三者的连接质量，锚筋穿入井字型锚头处四周满焊，同时应确保钢筋网枞模各有2根钢筋与锚头点焊连接。

4 施工管理

4.1 质量技术措施

在工程质量管理中，实行现场施工过程的跟班质量监督，施工过程中发现问题及时予以处理。把好施工制作、测量、试验关，施工技术人员、管理人员要切实做好工程任务和技术交底工作。交底内容包括工程任务单、数量、工数、完成时间、使用材料、操作要点、工程质量要求以及注意事项，并在施工中认真检查执行情况。对影响工程质量的关键部位及主要工序，在施工前编制好施工工艺卡，用以指导现场施工，提高工程质量，认真做好计量工作，用数据说话，保证施工用料的定额用量。加强材料管理和把好材料收发关，健全材料收、发、管、用制度，把好三关：材料进场验收入库关、中间控制关、成品交验关。对 于所有进入现场的钢材、水泥必须有出厂合格证和试验报告，砂、石等骨料进场前进行取样检验，合格后方可使用。

4.2 安全保证措施

严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，进行安全教育，加强工人的安全意识。施工中应抽检，及时消除各种隐患。各种电机设备使用前经调试达到正常运转，经验收合格后，需挂牌方能投入使用，所有操作人员和指挥人员均须持有核发的上岗证，按机械使用要求正确使用。严禁违章作业，所有机电设备均装有漏电保护装置。在临边、基坑附近不准存放杂物，所有材料运至工地后及时卸货，按规定地点堆放，严禁电线随地走，所有电掣应有门、锁，并配有危险标志。

5 及时做好现场监测及试验工作

在基坑周边土体、支护结构及邻近市政设施处设置沉降、位移观测点，根据土方开挖和基坑支护进度，对地面沉降、基坑壁的位移进行观察测试，并做详细记录，对于较重要和较危险的原有管线也要定期观察记录。对观测结果分析：并非直线型，即水平位移有正负，说明坑壁支护结构在土压力作用下有向内的位移，也有挖掘土卸载产生的土体回弹。最大向内位移81mm，向外回弹较小。

锚管试验方法参照 《土层锚杆设计与施工规范（CEC22:90）中规定的锚杆验收试验法进行。本次试验所用仪器为：柳州建筑机械总厂生产的YC60—200型千斤顶和XB4—500型电动油泵。试验所用的千斤顶、压力表均经华南理工大学试验中心检验标定合格。

锚管设计抗拔力为100kN，最大试验荷载为120kN；第二级25kN；第三级50kN；第四级75kN；第五级100 kN；第六级120kN。第一、二、三级稳定时间为5min，第四、五级稳定时间为10min，第六级稳定时间为15min，每次稳定时间内位移观测3次。

试验结果及分析：本次验收试验共完成7个试验点。其试验结果分析如下：

北坡4—61#：锚管位移变化较均匀，实验曲线基本圆滑，并很快趋于稳定，回弹性能较好。

北超东6—24#：实验典线基本圆滑，并较快趋于稳定，加弹较小，说明锚杆位移变化较均匀。

北坡西6—20#：实验曲线较圆滑，并较快趋于稳定。当荷载为（10～75）kN时，锚管位移变化较均匀；当荷载为（75～120）kN时，锚管位移变化较大，但仍能在规定时间内趋于稳定，回弹较小。

西坡6—40#：实验曲线较圆滑，并能较快趋于稳定，回弹性能较好，说明锚管位移变化均匀。

南坡4—18#：实验典线反映：锚杆位移变化较小，回弹性能较好。

南坡东6—45#：实验典线反映：锚管位移变化大，并在80kN荷载时破坏。

东坡3—10#：此锚管做极限抗拉力试验，其实验曲线反映：锚管位移变化一般，极限荷载达到160kN。

从现场实测记录和锚杆荷载—位移实验典线得知：除南坡东6—45#锚管抗拔力小于设计值，其余北坡4—61#、北坡东6—24#、北坡西6—20#、南坡4—18#、东坡3—10#均达到设计要求。

东坡3—10#锚管极限抗拔力为160kN，安全系数为：

K0=0.95Ru/N1=0.95×160/100=1.52

根据试验结果，确定锚管的极限承载力和锚管安全系数，调整、完善设计，确保基坑安全。

6 结 语

本工程自1996年4月开工，于同年12月完成主体结构，基坑施工过程自始至终确保了深基坑及附近建筑的安全。由此可见，有承压水的砂土地基使用锚管支护技术安全可靠，工期短、造价低、占用场地少、耗电量小，使用在本工程中是合适的。

1 曾国熙，卢肇多，蒋国澄，等.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出牌社，1988.