桩－锚联合支护在深基坑工程中的施工技术研究

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要：桩-锚联合支护为一种新型的支护形式，本文通过具体的工程实例，介绍了其施工工艺、钻孔灌质量问题及处理预案、土钉施工应注意的问题。

　　关键词：桩-锚支护，深基坑，施工，质量问题

　　1 引言

　　土钉技术由于它具有材料用量少，施工速度快，安全可靠，经济等优点，目前该项技术在建高层建筑的深基坑开挖中得到愈来愈多应用，但由于土钉支护有它的局限性，在松散砂土、软土、流塑粘性土以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用该支护，必须与其它的土体加固支护方法相结合使用。桩-锚联合支护是目前应用较为广泛的一种支护形式。桩-锚联合支护适用于一般的地层条件，可满足不同实际工程的需要。

　　桩-锚支护挡土技术由于经济、可靠且施工快速，已在我国得到迅速推广和应用，目前已经成为继桩、墙、撑、锚支护之后又一项较为成熟的支护技术。

　　2 工程概况

　　新建德州郭家庵安置小区项目场地位于德州市康博大道路东，新河路北侧。该工程地下二层车库。基坑东侧距离该小区在建楼房最近处12.0m，西侧距离康博大道中心线65.0m;南侧距离新河路中心线73.0m，北侧为空地，无已有建筑物。

　　住宅楼基坑开挖深度(自现有地面算起)为9.0m，地下车库基坑深度7.0m。为保证地下车库基坑开挖及施工期间有安全干燥的施工环境，并保证周边环境不受基坑开挖影响，需对该基坑进行支护。

　　场区地下水为第四系孔隙潜水-微承压水，勘察期间地下水位埋6.00m左右。基坑采用直立开挖，拟采用直径600mm的钻孔灌注桩+锚杆支护。桩长13.0m，入土6.0m，灌注C30混凝土，顶部施工冠梁，灌注C30混凝土，锚杆采用主题φ48(壁厚4mm)钢管，冠梁顶部放坡45度，面层喷C20混凝土，挂φ6@250*250钢筋网;桩间土植入长度1.0mφ14钢筋，面层喷C20混凝土，挂φ6@250*250钢筋网。

　　3 施工工艺

　　由于工程涉及到较多的施工工序：钻孔灌注桩施工、基坑坡面土钉墙支护、土层锚杆、冠梁施工等，且各工序的工作量较大，工期短;如何能够做到科学、合理地组织各工序的施工进程，使各工序能够正常、连续的进行，将各工序的互相影响降至最低，是保证施工质量和施工工期的关键。

　　3.1 土方开挖

　　基坑面积较大，故土方开挖时对基坑进行合理分区或分段组织施工。基坑挖土应遵循先施工锚杆(支撑)后开挖的原则，采用盆式，分层，抽条，对称开挖，围护墙无锚杆(支撑)暴露时间应控制在 20 小时之内, 开挖面围护墙无锚杆(支撑)暴露长度不大于20m;

　　采用盆式开挖时，基坑周边边坡留土范围不小于 10m，中部开挖至基底时应及时浇筑垫层，待中部垫层形成并达到设计强度要求，分块,抽条开挖基坑周边的边坡，并及时浇筑分块垫层，最后浇筑贯通整个垫层;

　　不得超挖，开挖面的高差应控制在 1m 以内，并宜按不大于 1:1.5 放坡;在基坑开挖过程中，施工单位应采取有效措施，确保边坡留土及动态土坡的稳定性，慎防土体的局部坍塌造成现场人员损伤和机械的损坏。

　　3.2 钻孔灌注桩施工

　　工程围护桩采用正循环回转钻进成孔，开孔及钻进过程中均采用原土造浆，并根据土层情况人工造浆或掺入一定的化学剂，以充分维护孔壁的稳定性，钻进结束后进行一次清孔;钢筋笼现场分节制作，安放钢筋笼时在孔口进行焊接;下完钢筋笼后将导管插入孔内，利用导管进行二次清孔;成桩采用商品混凝土泵送注入料斗，导管回顶法连续灌注的方法。

　　3.3 土钉施工

　　1. 坡面经检查合格后，放线定锚孔位置，用洛阳铲成孔(直径 100mm);

　　2. 土层土钉机械成孔定位误差应小于 50mm，孔斜误差小于±1°;

　　3. 检查孔深、孔径、锚筋长度合格后，及时插入锚筋和注浆管至距孔底250～500mm 处，及时注水泥浆并二次压浆，孔口部位宜设置止浆塞;

　　4. 杂填土处成孔困难,可采用Φ48 钢管打入，管内注浆;水泥浆水灰比宜为 0.45～0.50，注浆压力不得小于 0.3MPa。根据现场实际情况看注浆效果，必要时采用二次补压浆;

　　5. 钢筋设计长度包括弯钩长度，弯钩长 20cm;弯钩处采用冷弯，与锚筋成90。

　　6. 锚筋沿长度方向每隔 2m 用φ6 钢筋焊一个三角形托架，使土钉居于锚孔中心。

　　7. 土钉墙须设置泄水管，泄水管采用Φ50PVC 管，上下(左右)间距为 1.5米，梅花型布置;

　　8. 土钉压浆完成应及时挂网喷混凝土，混凝土厚度不小于 8cm，强度为 C20。

　　3.4 混凝土面层施工

　　在锚筋头部做喷射混凝土厚度 80mm 的标记。将φ6的钢筋编成148mm×148mm 的网片，用插入土中的钢筋固定，用加强筋压紧与锚头焊接。钢筋网片均应与上部搭接，给下步留茬，搭接长度不小于 20cm，接茬避免在同一直线上，经检验合格后喷射 80±20mm厚C20细石混凝土。

　　3.5 冠梁施工工艺

　　土钉施工完毕后，进行桩顶联梁施工，其具体施工工艺为流程为：

　　1. 在剔凿桩头完成后，将桩头附近及桩间土挖除，绑扎联梁钢筋。

　　2. 联梁钢筋绑扎基本完成后，根据设计标高调整联梁钢筋使之满足设计要求并保证钢筋平直。

　　3. 联梁钢筋绑扎完成后，支设基坑内侧面模板并灌注混凝土。

　　4. 配合联梁顶面以上坡面做法在联梁上预埋构造钢筋。

　　4 钻孔灌注桩质量问题处理预案

　　4.1 护筒冒水

　　护筒外壁冒水,严重的会引起护筒倾斜和移位，地表下沉;造成钻孔偏斜，甚至无法施工。

　　具造成主要原因为护筒水位差太大或埋设护筒的周围土不密实。

　　处理措施：在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1. 0~1. 5 m的水头高度。在埋筒时，四周粘土应分层夯实。钻头起落时,应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固,若护筒严重下沉或移位时,则应重新安装护筒。

　　4.2 孔壁坍陷

　　问题:钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象。

　　造成原因:孔壁坍陷的主要原因是土质松散,泥浆护壁不好,护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。

　　处理措施:在松散易坍的土层中,适当埋深护筒,用粘土密实填封护筒四周,使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时,应防止变形,安放要对准孔位,避免碰撞孔壁,钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。成孔后,待灌时间一般不应大于3 h,并控制混凝土的灌注时间,在保证施工质量的情况下,尽量缩短灌注时间。

　　4.3 桩底沉渣量过多

　　造成原因:检查不够认真,清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;钢筋笼吊放过程中,未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底;清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。

　　处理措施:成孔后,钻头提高孔底10~20 cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30 min。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时,使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度,减少空孔时间,从而减少沉渣。下完钢筋笼后,检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,则应利用导管进行二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为30~40 mm,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下1.0 m以上,以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。

　　5 土钉施工应注意问题

　　5.1 每层开挖深度

　　土钉墙的施工是从上到下分层开挖的，开挖一层支护一层，由于施工时是先开挖后支护，所以在前层开挖结束而土钉尚未设置时，很容易出现局部的塌方，甚至导致整个围护结构的破坏。因此在每层土体开挖结束后，要尽快设置土钉，同时每层的开挖深度也不宜过大，以保证围护结构的安全。

　　5.2 注浆

　　土钉一般采用压力注浆，注浆时一定要注满整个钉孔，以免减弱土钉的作用，影响土钉墙的稳定性。

　　5.3 降水

　　土钉墙的施工过程中需有效排除地下水。地下水的存在对土钉墙的施工及土钉的作用均有影响，故在施工过程中应将地下水位降至开挖面以下。

　　5.4 土钉的设置角度

　　试验研究表明，土体只要有微小的变形就可使土钉受力。为充分发挥土钉的作用，土钉的设置方向宜与土体可能发生的剪切滑移面呈某一角度，使土钉受拉并能充分提高土体抗剪强度，因此在施工中应注意土钉的设置方向，根据以往的试验和有限元分析结果，一般认为以向下倾斜0°～15°为宜。

　　6 结语

　　通过对本工程深基坑工程的设计、施工的实践，证明了在软土地基深基坑支护工程设计施工中采用土钉墙和桩锚联合支护形式的可行性和经济性，为基坑工程联合支护的设计与施工进行了一些有益的探索，为软土地基深基坑支护工程的支护形式的设计和施工提供了参考。

　　参考文献

　　[1]刘建航，侯学渊.基坑工程手册.中国建筑工业出版社，1997

　　[2]黄运飞.深基坑工程实用技术.兵器工业出版社，1996

　　[3]陈肇元，崔京浩.土钉支护在深基坑工程中的应用.中国建筑工业出版社，2000

　　[4]龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册.中国建筑工业出版社，1998