浅谈预应力锚索在深基坑支护中的应用

Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｔｉｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｆｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２０１０　浅谈　预应力锚索在深基坑支护中的应用　勉智勇　（银川三建工程有限责任公司　宁夏银川７５０００１）　【摘要】支护桩加预应力锚索加帷幕应用至深基坑中是非常成功的。采用预应力锚索有效地限制了土体的水平位移，采用止水帷幕有效　地控制了基坑内外的水位差，保证了基坑周围建筑物的安全。　【关键词】预应力锚索；概况；地质条件；基坑支护设计方案；施工；应用　Ｄｉｓｃｕｓｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃａｂｌｅ　ｉｎ　ｄｅｅｐ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ＭｉａｎＺｈｉ—ｙ。，　（Ｙｉｎｃｈｕａｎ　Ｔｈｅ　Ｔｈｉｒｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ　Ｙｉｎｃｈｕａｎ　Ｎｉｎｇｘｉａ　７５０００１）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ｓｕｐｐｏｓｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｎｃａｈｏｒ　ｃａｂｌｅｓ　ｉｎ　ｄｅｅｐ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｕｒｔａｉｎ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕ１．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｌｉｍｉｔ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ａｎｃｈｏｒ　ｈｅ　ｈｏｆｔｉｚｏｎｔＭ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ，ｕｓｉｎｇ　ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ　ｃｕｒｔａｉｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｉｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｄｎｓｉｄｅ　ａｎｄ　ｏｕｍｉｄｅ　ｈｅ￣ｕｎｄａｆｔｉｏｎ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ａｒｏｕｎｄ　ｔｈｅ　ｐｉｔ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃａｂｌｅ；Ｐｒｏｆｉｌｅ；Ｇｅｏｌｏｉｇｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ；Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ　ｄｅｓｉｇｎ；Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　３．２深搅止水幕墙设置。以地下室基础底板边线为依据，四周向　２ｍ为基坑开挖支护内１３边线，沿边线设置一道封闭　某工程地处交通复杂路口，人１３稠密区，周围环境复杂。该建筑为　外扩大０．８ｍ～１．框架剪力墙结构，设２层地下室，基坑东西长５０．４ｍ、南北宽４５．６ｍ，开　深搅止水帷幕墙，深搅桩桩长Ｉ５．０，桩径６５００ｒａｍ，桩间距３５０ｍｍ，相互　挖深度．６．３—８．１　ｍ，安全等级一级。　搭结１５０ｍｍ。深搅桩固化材料为３２．５普通硅酸盐水泥，水灰比０．６—　２．工程地质及水文地质条件　０．８，水泥掺量６５～７０Ｋｇ／ｍ。　根据钻孔揭露，场区内土层在钻孔深度内自上而下主要由：第四系　人工素填土层，第四系冲洪积粘性土和粉土、第四系湖沼积泥炭质土、　粉砂、砾砂等地质单元组成。地基土构成及岩性特征如下：　２．１　杂填土：主要由砖瓦块等建筑垃圾组成。　２．２粉土：中偏高压缩性，局部夹有角砾，饱和，稍一中密，③粉　土：局部夹有有机质。　２．３泥炭质土，可塑状态，高压缩性。　２．４粉质粘土：可塑一硬塑状态，饱和，中密，中压缩性。场地处　于斜坡上且存在②　层软土及③　层液化土层，地下水稳定水位在地面　下０．５５—１．３５ｍ之间，主要受大气降水及地下泾流补给。　１．工程概况　３．基坑支护设计方案　基坑周边场地狭窄，紧邻基坑北面有一道２．０ｍ挡土墙，挡墙上挡　横向有１幢７层和１幢４层的居民住宅楼基础边线距挡墙墙脚最窄处　０．９５ｍ，最宽处２．７０ｍ；其他有多栋多层砖混结构住宅楼外墙距基础底　板边线１．２０ｍ；住宅楼地面标高与施工场地标高相差３．２ｍ一４．３ｍ；西　面一侧地下管线和市政设施密布，对差异沉降敏感，对基坑支护、降水　周１支护前的挡土墙　要求严格。　３．３支护桩。为增加护壁抗剪切强度，减少坑壁变形，在止水帷　根据地勘报告显示，基坑开挖深度范围内存在①、②。、②：、②，层　基坑东面及南面支护桩　松散土、软土，易产生坑壁塌方，对坑壁的稳定极为不利。为避免基坑　幕墙内侧设一排支护桩（长螺旋钻孔灌注桩）；６　ｍ，桩径　６００ｍｍ，桩心距２．０ｍ；西面因基坑边设置钢筋加工场及　开挖、降水引起临近建（构）筑物下沉、开裂，采用坑内设降（集）水井降　长１地面荷载较大，为抵抗因坑外运输道路荷载及堆载区荷　低地下水位，基坑壁桩锚支护，并在基坑四周设封闭深搅止水幕墙等复　主要交通通道，载对基坑稳定的影响；支护桩采用　８００ｒａｍ长螺旋钻孔灌注桩，桩长　合支护结构体系对基坑进行支护。　６　ｍ，桩心距２．０　ｍ；在支护桩顶部设置冠梁，以确保基坑的支护桩的　３．１基坑北面东北边挡土墙后面的中烟ｌ４号院居民楼，基础比　１　施工现场地面高出４　ｍ左右，加上基坑开挖深度６．３ｍ，有１０．０ｍ以上　整体性和安全性。３．４坑壁均设置钢筋网喷锚砼面层护壁，面筋为　．５＠２００×　的临空面极易产生滑动位移，位移所产生的侧向压力会对坑壁及建筑　４钢筋，纵横焊连。砼面层为１３２０细石砼，　物产生相当大的危害。为防止施工造成的挡墙跨塌，确保安全，兼顾基　２００双向钢筋网加强筋用　ｌ００ｒａｍ，坑边护面１．０　ｍ，设置相同。　坑护壁与既有挡土墙的加固成为永久性支护，采用６５ｏｏ＠３５０深搅桩　厚１３．５根据坑底土层结构及相应的计算参数，将坑内地下水降至一　止水，６８００＠３５０长螺旋钻孔灌注桩作为支护桩，支护桩与止水桩在　　ｍ，在坑内四周布设７　１３　１２ｍ深的人工挖孔降（集）水井，井径　同一直线上，桩顶以冠梁连接，冠梁与支护桩交接处每隔３．６　ｍ，设预　９．１间距２５ｍ，井底铺设３００ｍｍ碎石过滤层，基坑四周设４００　Ｘ５００　应力锚索一组，锚索长２５．０ｍ，由４束ｌ５．２４ｒａｍ强度１８６０ＭＰａ的高强　＠８ｏｏ，水井连接，为便于截排地表水及基坑内的地下水抽　度低松驰无粘结钢绞线组成，采用一次灌浆，注浆材料为Ｍ２５水泥浆。　排水盲沟与降（集）在坑顶四周设３００　ｘ４００的Ｃ２０排水沟排水。为减小因基坑降水对　沿冠梁横向设置一道钢筋砼挡土墙（墙高２．０　ｍ，墙厚３５０ｍｍ，砼强度　排。周围建（构）筑物的影响，在基坑东西方设置４口７ｍ深回灌井对坑外　等级Ｃ３０。）其余４面设置　４８锚管两种类型锚固形式（见图１）。　井底铺设３００ｍｍ碎石过滤层）。　基坑西面东风东路一侧，基坑净挖深度８．Ｉｍ，为有效保护地下管　地下水进行补给（井径９００，线和市政设施，采用封闭深搅止水幕墙＋基坑壁桩锚支护体系进行止　４．工程施工　４．１　预应力锚索施工。锚索施工是采用钻孔设备造孔穿越需要　水、支护。于坑壁设置５排　４８钢管压浆土钉，土钉水平间距为１．５ｍ，　并对锚固端注浆，通过张拉钢绞线锚固不利　纵向间距为１．５ｍ，呈梅花型布置，土钉长度自上而下分别为１５．０ｍ、　加固的位置，安置钢绞线，结构面，并使张拉前的浇筑的框架梁与边坡牢固结合，有效的增加了边　１２ｍ、１０ｍ、８ｍ、６ｍ，土钉倾角均为２０。。　建筑科技与管理　２０１Ｏ年ｌ２月　４５　坡体的整体性和稳定性。　３ｒａｉｎ，记录伸长量；第三次张拉至锁定荷载，持荷５ｍｉｎ，记录伸长量，并　４．１．１钻孔：在钻孔前，首先确定孔位、孔距，打人标桩，标明钻孔　进行锁定。４．２本工程共完成支护桩１５６根，其中桩径　８００ｒａｍ，６４　编号，孔位偏差不大于１００ｍｍ，钻机用支架安装定位，钻孔前应仔细检　棵，有效桩长１７．８ｍ，共计ｌ１３７．６延米，砼用量６３３．３ｍ　；桩径　查孔位，孔距，确保孔位的正确性，钻孑Ｌ时采用水动钻进，钻进过程中应　￣ｂ６００ｍｍ，９２棵，有效桩长１６．９ｍ，共计１５５４．５延米，砼用量８０４．６ｍ　；　对每孔的进尺速度、地下水情况及一些特殊情况做现场记录，如遇塌　随机抽取砼试块３８组，抗压强度均满足设计要求。完成深搅止水帷幕　孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理，注浆３６小时后方可重新钻进，钻　桩６４４根，平均桩长１３．３５　ｍ，８５９８ｍ；完成喷锚支护面积３２１８ｍ２。　孔过程中还应及时测量孔深倾斜情况，发现倾斜应及时纠正。　５．施工异常情况处理　４．１．２　锚索制作安装：锚索由４束直径为１５．４２ｍｍ，强度　在进行北面基坑围护桩施工时，当施工至Ｍ轴时，桩机发生异常　１８６０ＭＰａ钢绞线组成，锚索长２６．８ｍ，其中锚固段长１６．１３ｍ，自由段８．　情况（下沉），根据长螺旋钻孔灌注桩取出的土体观察结合以往施工经　８７ｍ，锚索成孔直径１３０ｍｍ，倾角１Ｏ。，水平间距３．６ｍ；设计拉力　验判断，系土质松软，含水量过大所致。如不及时采取补强措施，势必　３００ＫＮ，安装前作除锈、除油污处理。　发生管涌、坑底土地体向上回弹，基坑边土体沉降等严重施工安全险　４．１．３锚索孔注浆：采用为Ｐ．ＣＡ２．５水泥，配合比为１：Ｏ．３８：０．　情，经与省内岩土专家、设计、监理、施工单位现场踏勘研讨后和认直计　１：０．０６（水：水泥：膨胀剂：减水剂），水泥浆强度不小于２５　ＭＰａ，采用　算后，确定采取如下措施保证施工安全。　二次注浆，第一次注浆压力０．６～０．７ＭＰａ，第二次注浆０．６—０．８ＭＰａ，　５．１　根据现场施工情况，结合基坑开挖深度及工程地质条件和周　当孔内浆液初凝后应及时进行二次注浆以保证注浆饱满。　边环境因素，为确保预应力锚索在钻孔施工中不塌孔，在成孔后用钢导　管（外径１４４ｍｍ，内径１０５ｍｍ）跟进到孔底，在钢导管根部３—５ｍ设置　间距０梅花形注浆孔，待钢导管置入后，将锚索从钢导管内置至孔底。　５．２清水清孔后注入１：０．３８：０．１：０．０６（水：水泥：膨胀剂：减水　剂）水泥浆。　６．施工监测　在基坑开挖过程中，为保证基坑周边建筑物的安全，随时掌握基坑　边坡及周围建筑各种变形情况，建立了沉降、位移观测系统，以信息化　指导施工，在基坑周边每２０ｍ及特征位置设置水平位移观测点１６个　点，周围建筑物沉降观测点７个。经过近４个月的观测，基坑周边没　有明显的位移和裂缝，（水平最大位移，１１．６６ｍｍ，竖向沉降最大值２｝４．　３１ｍｍ），周围建筑物的最大沉降量４ｍｍ，已趋于稳定。　基坑开挖工程实施顺利，周围建筑物及地下管线安全。　７．结语　７．１实践证明支护桩加预应力锚索加帷幕应用至深基坑中是非　常成功的。特别是在回填土厚度较大，土质松散，渗透性能好，水量充　足的场地，采用预应力锚索有效地限制了土体的水平位移，采用止水帷　幕有效地控制了基坑内外的水位差，保证了基坑周围建筑物的安全　（见图２）。　图２完成支护后的的基坑、挡土墙　７．２从加固后期来看，原有的挡墙面、顶部未出现新的拉裂、剪　断。说明既有挡墙变形得到控制，情况说明经调整后的方案是适用的。　４．１．４锚索张拉锁定：锚索施工完成两周后，开始进行预应力张　拉锁定，锁定荷载３００ＫＮ，分三次张拉。第一次张拉至锁定荷载的　［文章编号］１００６—７６１９（２０１０）１１—２３—０４９　３０％，持荷３ｍｉｎ，记录伸长量；第二次张拉至锁定荷载的６０％，持荷　（上接第４８页）　４．３对外纵墙、横墙、内纵墙的裂缝采用钢筋网水泥砂浆抹面加　控制作用。　固法，剔灰缝深１２ｅｍ，必胀锚栓＠５００，呈梅花型分布。挂钢筋网　＠　３．３．６重视屋面保温。选择屋面保温层时，适当加厚或选用保温　２５０，Ｍ１０水泥砂浆４０ｍＬ厚，３道成活，施工完后，要注意喷水养护预防　隔热性能好良好的材料。对屋面保温层必须按建筑节能标准进行热工　空鼓。　计算，进一步提高屋面保温层的保温隔热性能。屋面保温不好是屋面　４．４对于轻微裂缝可用水泥砂浆加１０７胶嵌补即可。　板产生温度应力的直接原因，严重时会导致顶层墙体开裂或屋面漏水。　５．结束语　保温层应做至“挑檐”或檐沟处，以防止混凝土结构外露，有条件者必　控制裂缝的产生和扩展，是建筑工程中必不可少的一个重要环节，　须增设、架空隔热层。　应引起足够重视，尤其在当前建筑物普遍向高层、大型化发展的形势　４．砌体裂缝的加固处理　下，制定一项统一的规范和技术标准已迫在眉捷。控制裂缝，重点在　４．１　当屋面保温层未达到热工要求和节能标准时，应重做屋面保　防，并需要从设计、施工上共同努力，采取有针对性的防裂措施，加大主　温层，使裂缝稳定，因为对温度裂缝仅做一般性的加固补强是无济于事　动控制的力度，才能提高新建房屋质量的可靠性。只要严格执行规定，　的，必须从减少温度应力人手。保温层使用的绝热材料要满足表观密　做到设计与施工紧密配合，控制裂缝是完全可以做到的。实践证明，过　度、粒径、导热系数与含水率等各顶技术指标的要求，在施工中要严格　去许多工程凡是采取了控制裂缝措施的，一般都取得了良好效果，被评　按照设计和现行施工规范的要求施工，力求达到设计的保温效果。　为真正的优质工程。　’　４．２对地基不均匀沉降引起的砌体裂缝，应先加固地基，等沉降　量达到稳定标准（平均日沉量０．０２—０．０３以内）后，再加固墙体。　［文章编号］１００６—７６１９（２０１０）１２—１４—００７