桩锚式深基坑支护技术在建筑工程中的应用_张立军.pdf

江西建材工程技术与管理1812023年1 月作者简介：张立军（1979-），男，甘肃静宁人，硕士，高级工程师，主要研究方向为土木工程施工技术。0 引言基坑支护是建筑工程施工中常见的保障基坑稳定性的措施之一，因其具有很大的安全风险，所以在支护施工之前，需要编制专项施工方案，并通过组织专家评审、论证的方式来确保方案的科学性和可行性。深基坑支护不仅关系到力学中经典的结构强度和稳定性问题，同时也受到地基结构、支撑构件以及结构变形等多重因素的影响。随着土力学基础理论、测量技术、现场施工管理以及施工机具的不断发展，关于深基坑支护相关问题的解决措施也在不断完善。桩锚支撑系统作为深基坑支护中常见的一种类型，将灌注桩用作护墙桩以提高支撑系统的稳定性。1 工程概况某高层商业住宅楼项目位于郑州市高新技术开发区，地下2 层，地上16 层，建筑总高度为62.30m，总建筑面积约 73125.60m3。该项目基坑开挖周长为150m，开挖深度为6.5010.70m，基坑安全等级定为一级，基坑支护采用桩锚式支护结构，属于临时性支护，支护结构安全设计使用年限为一年。由于该工程基坑开挖深度超过5m，属于深基坑工程，项目北侧和西侧均为在建厂房，东侧是一栋6 层科研办公楼，目前正在使用中；南侧靠近城市市政道路。项目施工中除了周边环境复杂、基坑开挖深度深之外，涉及机械设备数量多，现场安全管理任务重。2 工程地质条件2.1 地形、地貌项目所在场地地形较为平坦，地面标高在30.9832.73m之间，最大标高差值可达1.75m，现场地层从上到下分别是杂填土、粉质粘土、全风化云母片岩、强风化云母片岩以及中风化云母片岩。2.2 岩土结构及土程特性该项目土层分布及设计参数如表1 所示。表1 工程土层分布及设计参数地层编号及名称层厚/m重度/（kN/m3）内聚力/kPa内摩擦角/承载力特征值/kPa摩阻力标准值/kPa渗透系数/（m/s）杂填土 2.810.518.01020-1.81.0粉质黏土4.914.019.822.118.5210550.1全风化云母片岩0.96.219.51030270701.0强风化云母片岩6.112.721.015354001502.0中等风化云母片岩-22.020409002403.03 基坑支护设计3.1 周边环境待建区域北侧、西侧均有在建项目，东侧为一栋使用中的科研办公楼，南侧紧邻市政主干道，周边环境较为复杂。3.2 支护方案选择本项目中，基坑开挖深度在6.5010.70m之间，现场地质环境较为复杂，基坑侧壁安全等级为一级。施工单位项目部综合考虑了现场环境、土质条件、基坑开挖深度、侧壁安全等级以及设计要求等因素之后，结合相关施工经验，为了最大限度降低桩锚式深基坑支护技术在建筑工程中的应用张立军甘肃一安建设科技集团有限公司，甘肃 兰州 730060摘 要：文中以某高层商业住宅楼项目为例，对桩锚式支撑体系施工技术进行了分析，以提高深基坑施工安全性，为持续增强建筑施工水平奠定基础。关键词：高层建筑；深基坑开挖；支护结构；桩锚支护中图分类号：TU19;TU74文献标志码：B文章编号：1006-2890（2023）01-0181-03Application of Pile-anchor Deep Foundation Pit Supporting Technology in Building EngineeringZhang Lijun Gansu Yi an Construction Technology Group Co.Ltd.,Lanzhou,Gansu 730060Abstract:Taking a high-rise commercial residential building project as an example,this paper analyzes the construction technology of pile-anchor support system to improve the safety of deep foundation pit construction and lay the foundation for continuously enhancing the construction level of the building.Key words:High-rise building;Deep foundation pit excavation;Supporting structure;Pile anchor support江西建材工程技术与管理1822023年1 月基坑开挖对周围建筑及环境的影响，同时本着经济、安全、便利的原则，经过科学计算和方案比选之后，将该项目支护系统中基坑的边坡分为12 个设计单元剖面。4 桩锚式支撑体系施工技术4.1 施工顺序该项目采用桩锚式支撑结构，施工中的关键技术及主要环节可归纳如下：施工期准备工作测量放线施工旋挖成孔施工浇筑冠梁锚索张拉施工分层开挖基坑挂网喷射混凝土开挖排水沟垫层施工。4.2 旋挖灌注桩施工4.2.1 埋设钢护筒由于项目施工中需要回填土层，为了防止出现缩径或塌孔的现象，在钻孔施工前需要先埋设钢护筒。本项目采用10mm厚的钢护筒，护筒埋设时，以桩位为中心轴线，确定护筒中心位置，偏差不得超过50mm。待护筒就位之后，将其埋入土体约50cm，并确保护筒顶部高出地面0.40.6m的距离。4.2.2 钻孔成孔在钻孔之前，需要先布置好钻孔灌注桩的工作平台，确保其牢固和稳定。本项目采用旋钻机进行钻进成孔，同时用科学配比的泥浆来对孔壁进行保护。钻孔时，要保证钻进的垂直度和孔壁的稳定性，成孔后的孔内中心直径与设计值偏差不得超过3cm。护筒内控制好泥浆顶面标高，始终保持在高于地下水位或筒外水位1m以上的位置。4.2.3 下钢筋骨架及导管为了便于后期破除桩头，在加工钢筋时，需要用套管套在主筋上，起到隔离作用，然后用扎带固定牢固，这样在后期破除桩头时，桩头的钢筋和混凝土未形成粘结作用，方便进行凿除。施工中，用15t的汽车起重机对钢筋笼进行吊装，下放时，保证钢筋骨架与中心垂直，做好精准定位，并将其固定牢固，防止在灌注混凝土时出现上浮或位移的问题。灌注混凝土时采用的材料为钢导管，其内径为25cm，钢导管各管节之间用螺旋连接方式进行连接。在对导管灌注混凝土时，应先计算好导管的长度，然后将各段导管进行编号并确保排序整齐，方便进行有序吊装施工。在浇筑混凝土之前，要确保孔内干净，可以用导管正循环工艺进行二次清孔，确保孔内的泥浆比重符合施工要求。4.2.4 灌注水下混凝土灌注水下混凝土时，由于混凝土量大，导管体积有限，因此需要分批进行灌注。每批混凝土在灌注前，先计算出灌注的方量和料斗的储量。首批混凝土灌注后，应保证导管埋深在1m以上，后续的混凝土灌注应保证导管埋深控制在26m之间，灌注过程中，随时对导管的埋深进行监测，并计算出灌注的数量。桩顶混凝土灌注完毕后，应高出设计桩顶0.5m左右的高度。4.3 锚索施工4.3.1 钻孔在钻孔施工之前，先用全站仪确定出孔位，同时做好编号与标记。施工中，通常以锚杆钻机倾斜30角的形式成孔，孔深应超过设计长度0.5m，钻孔的允许倾斜度偏差不超过3%。4.3.2 注浆本项目分两次进行注浆。注浆之前，先用清水对管路进行润湿。第一次注浆为常压，将配置好的水灰比为0.50.6 的水泥浆通过注浆泵注射进孔内。注浆时要保证流量的平稳，一次性注浆完毕。第二次注浆施工，为保证施工质量，采用不小于2MPa的高压注浆工艺。4.3.3 冠梁施工冠梁混凝土浇筑之前，先对施工中多余的桩头进行凿除，然后将钢筋网绑扎、固定牢。事先将钢垫板和孔口管中心连接在一起，以保证各端面之间互相垂直。孔口管放入锚孔的深度应至少为20cm。混凝土浇筑中，用小直径振捣棒振捣，待强度达到设计强度的75%之后，拆除底部模板并对混凝土进行适当的洒水养护，保持表面湿润1。4.3.4 锚索张拉冠梁混凝土浇筑完成，且混凝土强度达到设计强度的80%以上时，即可进行锚索张拉施工。本项目采用整体张拉法，通过小千斤顶对钢绞线进行逐根张拉，所采用的预张拉荷载应为设计荷载的1.1 倍，然后卸掉荷载进行锁定即可2。4.4 基坑开挖在开挖过程中，应结合基坑的形状，同时根据施工需要进行分层、分块和对称开挖，每层开挖深度不宜超过30cm，上层土方开挖过后，应间隔至少5d才能开挖下层，开挖过程中，注意坡度不宜过陡，避免引发土体滑动和位移而导致桩偏位3。4.5 基坑降、排水设计本项目深基坑开挖过程中，为了保障基坑开挖及支护结构的稳定性，在综合了现场土质、支护形式等因素后，决定采取以下降排水措施。（1）该项目施工中，现场地下水分主要分为上层滞水和基岩裂隙水两类。经施工现场勘测，地下水量并不是很大，并且基岩裂隙水的方向不能确定，为了确保工程施工的经济性和安全性，开挖前，在基坑的南侧和西侧填土较厚区域设置4 口抽水井，在东侧设置2 口抽水井，同时可用于地下水位的监测。（2）分层支护完成施工后，可在基坑壁上设置50mm的PVC管作为泄水孔，将壁外的积水排除。（3）本项目中基坑开挖时间为67 月，为防止雨季突发大量降雨，施工项目部预备一台大功率排水泵，以备紧急情况使用。（4）基坑开挖至底部设计标高后，在距离坡底0.5m的距离设置排水盲沟，沟宽和沟深均为0.3m，沟内填充石子。基坑拐角位置设置一座尺寸为600mm600mm600mm的集水坑，通过水泵将坑内积水及时抽送至场外。（5）施工现场设置排水管沟坡度应不小于0.5%，并根据现场情况合理设计流水坡度。4.6 支护结构及周边环境监测方法4.6.1 基坑坑顶水平及垂直位移监测方法基坑坑顶监测点应均匀设置，在坡顶或支护桩顶部位置每间隔2030m设置一道监测观察点。当基坑的支护结构系统中，基坑水平位移量累计超过40mm、每天的位移量或沉降值超过4mm时，表面支护结构存在安全风险，此时系统会自动报警。当基坑支护系统中，边坡顶部竖向位移累计超过30mm或每天的位移变化超过3mm时，表示监测位置存在安全隐患，系统会响起警报4。4.6.2 支护桩深层水平位移监测方法在深基坑支护系统中，支护结构在外力作用下的水平位移量是重要的监测指标之一5。深层水平位移量通常较小，很难被检测到，一旦没有形成科学、及时的监测，就容易存在安全隐患，给施工带来风险。所以，一般选择在支护桩的内部埋设深层水平位移监测点。当支护桩深层水平位移量累计超过60mm、相对基坑深度控制值超过0.6%或变化速率超过4mm/d时，表明存在安全风险，此时系统自动报警。4.6.3 监测频率江西建材工程技术与管理1832023年1 月随着基坑开挖深度的增加，风险随之增加，其监测频率也应当随之变化6。通常，基坑开挖深度小于等于1/3 设计深度时，其频率应为3d/次；基坑开挖深度小于等于2/3 设计深度时，应满足2d/次；开挖深度超过设计深度的2/3时，应满足1d/次。另外，浇筑完底板之后的7d内，应满足2d/次的频率；浇筑完成的714d内，可调整为3d/次；浇筑完成后1428d之内，监测频率可调整为7d/次；超过28d监测频率为10d/次。5 结语在深基坑支护结构中应用桩锚式支护技术，能够有效弥补其他支护结构的短板，保障基坑的安全性。在实际的施工应用中，首先要清楚桩锚式支护体系的原理、应用特点以及关键技术要点，并且结合施工现场实际情况，充分发挥出桩锚支护结构的作用，在提高深基坑施工安全性的同时，为持续增强建筑施工水平奠定基础。参考文献 1 陈俊杰，白少华.超深基坑桩锚支护结构技术创新与工程实践J.施工技术，2020，49（13）：84-87.2 万皇玲.桩锚式深基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用J.广东土木与建筑，2021，28（12）：74-77.3 蒋家祯.桩锚支护结构在深基坑支护中的应用J.中外建筑，2018（4）：139-141.4 游天亮，吕欣豪，蒋阳阳，等.大直径钻孔灌注桩套管桩头整体破除法应用J.施工技术，2020，49（6）：58-6