深基坑锚杆支护应用研究

黄鑫峰（北京建材地质工程有限公司，北京100000）

基坑围堰或边坡支护为建筑基底施工提供了良好的环境。基坑边坡的支护形式多样，应根据基坑土层地质条件，在保证支护安全的前提下，采用高效的支护体系。

1 案例概况

本工程案例位于北京大兴区，工程地块地面绝对标高40.65m，基坑南北宽约151m，东西长约246m，自然地面相对标高为0.35m，基坑开挖深度为14.72m～18.97m。基坑场地北侧距规划北路最近距离为7m，距离北侧燕保高米店公租房约37.87m，距离东侧广茂大街最近处约9.2m，距离南侧金星路约32m，距离西侧金辅路最近约19m。基坑施工前还必须了解地下管线的走向情况，根据业主资料和挖样洞调查，基坑西北侧有污水和电力管线，电力管线距离基坑最近，距离约2.5m，埋深约1.5m；东北侧有电信井、有线电视、雨污水管、电力管线等，距离基坑最近处约4.5m，埋深约1.5m。

按照基坑工程施工深度范围自上而下的顺序对各土层的基本特征综述如下：表层为一般厚约1.30m～5.40m的人工堆积之黏质粉土素填土、砂质粉土层，人工堆积层以下为新近沉积的黏质粉土、粉质黏土层。其下为第四纪沉积的黏质粉土、粉质黏土层，最下层为卵石、圆砾层，深度在10m以上。土层的强度、渗透率等指标均会影响施工，这些指标或多或少与地下水水位有关。高地下水水位，基坑必须采用隔水围堰工艺。经勘测，基坑地段的土质含水率低，地下水稳定水位标高为14.75m～15.57m(埋深25.60m～26.40m)，类型为潜水。这一水位深度持平或低于基坑开挖深度。因此，基坑边坡支护结构设计中可以忽略地下水影响。

2 工程案例基坑支护工艺

2.1 主要工艺方案

根据土层特点和开挖深度要求，按照基坑一级安全等级标准，基坑主要采用悬臂护坡桩和锚杆结合工艺，部分工段采用土钉墙+悬臂护坡桩+锚杆组合工艺。悬臂护坡桩是不需要内支撑的桩基结构，多采用灌注桩，适用于基坑土质较好、地下水水位较低区域。本案例中采用钢筋笼灌注桩，桩径800mm，有效桩长15m～25m，保证插入基坑底5m以上深度。桩间距1.5m，桩身配筋主筋16Φ22。护坡桩基础上，设置3道或4道锚杆。锚杆可以将基坑外土层与护坡桩连接在一起，形成稳固体，抵消外壁土层对护坡桩的压力、增强土层稳固性。本案例采用的锚索长度范围在15m～30m之间，锚索深度在4m～16m范围。

在基坑西南和南侧坡段，考虑到物料进场以及成本因素，设计采用土钉墙+护坡桩+锚杆组合工艺施工。土钉墙高3.7m，放坡系数1：0.3,土钉采用Φ20的钢筋。孔深2m，孔径100mm，土钉间距1.0m～1.5m。其下为800mm的护坡桩，护坡桩设置三道锚索，锚索长度在20m左右。如图1所示。

图1 土钉墙+护坡桩+锚索示意图

2.2 具体施工要点

2.2.1 护坡桩施工

选定上述方案后，先开展护坡桩施工。护坡桩护筒选用比桩孔直径大200mm的钢护筒，护筒用厚度为8mm～16mm的钢板卷制，其下口应坐落在稳固地层。护筒顶部高出地面200mm左右，周围用黏土夯实。埋好护筒后应复验桩位，复验合格后开钻。钻孔按照常规方案施工，钻孔深度依据设计方案而定。钢筋笼下放时，需要保证标高。下放钢筋笼后，灌注C25商品混凝土。整个护坡桩施工分成两个施工阶段，第一个施工阶段为基坑东侧、北侧护坡桩施工，同时开挖基坑南、西侧护坡桩桩顶以上4m的土方；第二个施工阶段为基坑南、西侧护坡桩。第一阶段配置4台150型旋挖钻机，平均每台钻机每天施工5根护坡桩，共施工252根支护桩。护坡桩施工完成后，进行连梁施工，将护坡桩连接成为一个整体受力体系。连梁断面尺寸为900mm×600mm，主筋采用Φ20（16）。

2.2.2 锚杆施工

锚杆可以将悬臂桩与附近土层紧密稳固在一起，其施工较简单，稳定土层效果好，是高效的支护工艺。锚杆施工前，先开挖部分基坑。土方开挖必须配合基坑支护结构的施工，当护坡桩达到设计强度75%后方可开始进行土方开挖。基坑土方开挖与基坑支护工序应密切配合，严禁超挖，每挖一层、一段，应及时进行支护。挖土至锚杆标高下0.5m时进行锚杆施工，锚杆张拉锁定后方可继续开挖。锚杆施工穿插在土方施工中，施工和养护的时间较长，土方开挖首先要为锚杆施工创造出工作面，在施工锚杆的过程中进行非临近支护边坡部分的基坑开挖，基坑开挖按锚杆步距分层开挖，厚度不大于4m。

本案例中的锚杆为多层锚杆方案，竖向间距为4m。锚杆开孔既有桩间也有桩上，设置方案为一桩一锚加一个桩间间隔一个锚杆。桩上钻孔时，需要避免锚杆钻孔碰到桩主筋。锚杆垂直方向倾角在15°～25°范围，倾角大，可以让锚杆底部深入到稳定性更高的下层土层中。锚孔施工采用螺旋锚杆钻机成孔工艺和跟管钻机成孔工艺，锚杆注浆采用微压注浆。锚杆张拉用液压油泵和张拉千斤顶张拉至设计预应力后锁定。锚杆施工开始后，要加强锚杆拉力、基坑周边建（构）筑物、道路沉降、基坑顶冠梁的水平位移等数据检查，防止基坑施工事故。锚杆配置4台锚杆钻机，平均每台钻机每天施工9根，对于下层需要在岩层上钻孔的锚杆，可以依据钻孔难度，调整任务量。

2.2.3 土钉墙施工

土钉墙利用放坡降低边坡垂直方向的土层压力，通过增加土钉和喷射水泥来保证土层稳定性。土钉墙施工不需要复杂设备，成本低，适宜于土层质量好，地下水水位低的基坑施工。本案土钉墙高3.7m，放坡系数1：0.3。土钉墙土钉施工随土方开挖进行，采用人工或机械成孔。孔内安放拉杆后采用微压灌注水泥浆，挂钢筋网后喷射混凝土面层。其施工流程主要为基坑开挖、洛阳铲或钻机开孔、下主钢筋、网片编织和绑扎、焊接加强筋、注入水泥浆、喷射护坡混凝土和喷水养护。

土钉墙施工时分段分层进行土方开挖，每段长度20m～30m，每层挖土深度与土钉垂直间距相匹配。土钉倾角15°左右，土钉长度2m。土钉钢筋拉杆体在长度方向每隔1.5m加一组Φ 6.5钢筋托架，呈三角形分布，保证土钉钢筋居于孔中心，编织后焊接。土钉注浆采用素水泥浆，水泥采用P.O42.5，注浆水灰比0.5。挂网时，钢筋网之间搭接300mm，网片与坡面之间保证30mm距离，加强筋压在钢筋网上，与土钉钢筋焊接牢固，并加专用土钉连接接头。

2.2.4 桩间施工本案例护坡桩间距为1.5m，桩直径0.8m，因此，两桩边沿有0.7m的间距。为防止桩间土滑落，需要增施桩间土护壁。护壁采用挂网喷射混凝土工艺。工艺流程为修整工作面、编网、喷射混凝土和养护。网片采用钢板网，搭接长度不少于300mm，喷射混凝土强度为C20，厚度为5cm。为防止挂网脱落，先将桩间土清除至桩内皮线外10cm以上，钢板网中间钉入φ6＠1200“U”型钢筋弯钩，弯钩单面长度100mm，两侧用锚入护坡桩的φ16钢筋固定（上下间距1000mm）。由于第三步锚杆以下桩间土为砂卵石层，“U”型弯钩无法钉入自然土层（卵石、砂层）或“U”型弯钩不能起有效作用时，在桩间编制钢筋网片，桩间土中插入长1m的φ16土钉，同时将φ16横向钢筋间距适当缩小，防止砂卵石从桩间塌落。最后喷射50mm厚的碎石混凝土，标号为C20。有地下水的部位，插入塑料管将地下水引入坑底集水沟排出槽外。

3 结语

护坡桩加锚杆施工对于低地下水水位的基坑十分合适，锚杆施工较内支撑或止水帷幕造价低。本工程主要采用护坡桩+锚杆工艺，部分工段采用土钉墙+锚杆+护坡桩工艺，工程施工效率高，可满足高等级质量安全要求，具有实用参考意义。