钻孔灌注桩和预应力锚杆组合在基坑支护中的应用

张吉林

摘要：通过工程实例，阐述钻孔灌注桩结合锚杆在基坑边坡综合支护中的应用，具有稳定性、经济性，施工可行性、施工环保等特点。

关键词：基坑；钻孔灌注桩；锚杆；边坡支护

随着国家的城镇化进程，大量人员进城工作居住，城市土地资源越来越少，构建筑物建设必然向空中和地下发展，高层建筑的基坑（地下室）、依山建筑相当普遍，建设中必然涉及边坡稳定及支护问题，当然需要考虑采用何种边坡支护形式，才具稳定性、经济性，施工可行性、施工环保等特点。本文结合工程实例，阐述旋挖法钻孔灌注桩结合锚杆在基坑边坡综合支护中的应用。

1.工程概况

拟建的某人民医院住院大楼位于某县城北书画公园南侧，即北环公路与市政道路交界处，设计楼高17层，设置一层地下室，基坑边自然地面标高为86.00m～94.00m，基坑面积约2810.71㎡，基坑周长约171.00m，基坑底面（含基础深度）高程81.50m，基坑实际开挖深度4.50m～12.50m。基坑支护地段为南侧和东侧，形状为“L”字形。依《广东省建筑基坑支护工程技术规程》（DBJ/T15-20-97）规程，基坑安全等级为二级，为保证道路、围墙、管线和地下室安全，需进行基坑支护。

1.1工程地質条件

场地地层主要由第四系人工填土、残积的砂质粘性土、全～中风化花岗岩组成，其中砂质粘性土以松散为主，层顶埋深95.89m～101.44m，层厚4.70m～7.90m，平均6.51m。全风化花岗岩呈土柱状，层顶埋深88.19m～96.43m，厚度10.60m～17.30m，平均13.69m。强风化花岗岩呈半岩半土状，层顶埋深73.89m～85.53m，厚度15.70m～30.50m，平均22.10m。中风化花岗岩以块状、碎块状为主，层顶埋深47.59m～65.44m，层厚1.60m～5.60m，平均3.37m，钻孔未揭穿。

1.2水文地质条件

场地内地下水上层主要是赋存残坡积砂层中，全风化花岗岩为强透水层，下部强风化基岩透水性中等。地下水动态受气候季节影响较明显，并受大气降雨补给，排泄条件较差。钻孔地下稳定水位埋深标高由1.30m～19.50m，平均6.61m，动态较稳定。

1.3基坑周边环境

场地周边环境：场地西、北面为中心广场，地下室与其连接，不需支护，东北面为拟建医技楼，距基坑边线约8.00m～15.00m；南面为山坡地，前期已进行边坡加固支护，总体周边环境较复杂。

根据上面的分析，基坑安全等级为二级，详见基坑边线平面图（图1）。

1.4.土层力学参数

根据场地钻探资料和设计施工经验，各土层力学计算参数见表1。

2.基坑边坡支护

2.1设计方案比选

（1）地下连续墙：虽然刚度大，止水效果好，适用地质条件差和复杂及大深度基坑，但是造价高，施工要求专用设备。

（2）土钉墙：虽具施工简便、见效快、工期短、经济性好等特点，但要求围岩土质好，土钉支护仅稳定局部土体，抗滑力有限。

（3）灌注桩+预应力锚杆：具刚度及锚固力。桩施工无振动、无噪音、无挤土，对周围环境影响小，墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小；预应力锚杆，锚固力、抗滑力较强，二者配合使锚固体系保持稳定，造价合理。

综上，根据场地工程地质条件和基坑周边环境情况，从安全、经济、可行、施工环保出发，该基坑工程支护采用钻孔灌注桩+锚杆的支护结构形式进行支护。

2.2工艺原理

钻孔灌注桩和预应力锚杆通过围梁形成二元挡土围护结构，该支护体系通过整体刚度来控制基坑变形。一方面通过钻孔灌注桩进行挡土，另一方面，通过预应力锚杆将支护结构承受的力传递给稳定地层，通过对锚杆施加张拉应力，有利于锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及锚杆体强度的共同作用，使锚固体系保持稳定。

2.3基坑边坡支护设计

根据场地地层结构和周边环境，设计时将基坑周边划分为A区、B区、C区、D区共四个区段进行计算，依计算结果，基坑支护结构如下：

A区、B区、C区、D区均采用钻孔灌注桩+锚索进行支护，钻孔灌注桩沿基坑边线设置，桩径为800，桩长14.00m～24.00m，桩中心距为1000mm，采用旋挖法跳钻施工。

锚杆施工，孔径150，倾角30°，设3根高强低松弛钢绞线，注水泥浆。第一排锚索长度为20.00m，自由段5m、锚固段15m，位置位于桩项冠梁处；C区、D区加设一道腰梁，C区位于88.00m处，D区位于85.50m处，腰梁与锚索连接，锚索长度为35.00m，自由段5m、锚固段30m。腰梁尺寸为600x400mm，C25混凝土。桩间墙挂网喷砼。桩顶放坡一级，坡高9.00m～15.00m，坡度60°～65°，采用锚杆挂网喷砼，已支护。详见桩锚支护示意图（图2）。

3.排水要求

（1）本工程在基坑顶和基坑底设置排水沟，基坑底每隔一定间距（约25.00m～30.00m）设置集水井。

（2）灌注桩顶的排水沟可以与施工场地的地表排水合并设置，并且要求对基坑护顶外的坡面或地面进行硬化处理，以防止雨水渗入到土体中。

4.施工工艺、要求

本工程分为灌注桩及锚索两个施工阶段，在施工锚杆前先施工灌注桩。

4.1工艺流程

4.1.1钻孔灌注桩施工工艺流程

施工准备一放线定位一护筒埋设一桩机就位一钻进、护壁、清孔一吊放钢筋笼一灌注水下混凝土一成桩。

4.1.2锚索施工工艺流程

施工准备一测量定位一钻孔一锚索制安一注浆一张拉锁定一封锚。

4.2施工技术要求

（1）采用全站仪测量放线定出钻孔灌注桩桩位及每排锚孔的轴线及孔位。

（2）施工前，做工艺性试验，以确定各项目施工技术参数，包括：钻机转速、混凝土的配合比、外掺剂的配方、水泥浆水灰比、注浆泵的压力、张拉参数等。

（3）施工时，先施工钻孔灌注桩，待灌注桩达到一定强度进行土方开挖，开挖时分段分级，再进行锚索的施工。

（4）锚索施工前定出孔位并作标记编号，孔位的偏差不大于50mm；锚索施工的倾角误差不大于±2°；注浆孔附近的面层混凝土应具有抵抗注浆引起的压力扩散作用。同时，注浆时应防止压力过大而影响到周边环境。

（5）基坑边坡设置10个沉降、位移观测点，基坑外2m～5m范围内沿周边设置地下水观测点6眼，定期不定期观测，及时掌握边坡的沉降和位移量及地下水变化，指导基坑的支护及开挖工作。

5.结语

（1）本工程在施工及竣工后，根据监测单位的监测，支护结构水平位移及沉降均符合规范及设计要求，处于稳定状态。

（2）钻孔灌注桩结合锚杆组合的基坑边坡支护具安全可靠、设计理论先进、施工技术容易掌握、支护及时、施工环保等特点，与其他支护方式比较具有工期较短，造价经济合理的优点，是一种值得推广的基坑边坡支护技术。