锚索-排桩支护体系在特大型基坑支护中的应用

锚索-排桩支护体系在特大型基坑支护中的应用

邓达英

广州市第一建筑工程有限公司广州210030

摘要：常见的基坑支护形式有排桩、地下连续墙、逆作拱墙、锚索和放坡等，根据基坑的安全等级、开挖深度、土质等各方面的要求，支护形式可选取一种或以上使用，本文结合实际工程，主要介绍预应力锚索在特大型基坑支护中质量安全上相关需要注意的要点。

关键词：深基坑;支护体系;预应力锚索;张拉;锁定;基坑监测

一、基坑概况

本项目为广州国际医药港国际医药展贸中心基坑支护及土方工程，基坑形状大致呈矩形，周长约1500m，总面积约为13万m2，开挖深度约14m。建设场地地形比较平坦，大部分地坪标高介于广州城建高程5.78~11.18m之间，场地中部有一条南北向河涌及村道通过，沿路分布有较多市政管线。除西面靠近变压电房之外，基坑四周并无建筑物（见图1）。

根据地质报告显示，基坑深度范围内土层由上至下分别为杂填土（平均厚度为3.81m）、淤泥（平均厚度为3.28m）、粉质黏土（平均厚度为2.83m）、粗砂（平均厚度为3.16m）、淤泥质土（平均厚度为2.09m）、粉质黏土（平均厚度为2.64m）、全风化泥岩（平均厚度为1.76m）、强风化泥岩（平均厚度为2.82m）、中风化泥岩（揭露厚度0.50~23.10m）和微风化泥质粉砂岩（揭露厚度0.50~13.30m）组成。

场地浅部地下水主要为赋存于填土及冲积砂土的空隙水。其补给来源以大气降水及珠江河水的侧向补给，含水层分布不连续，总厚度变化较大，其水量一般。深部地下水主要为赋存于强、中风化岩中的裂隙水，以弱透水为主，其水量主要受岩层裂隙的发育状况及充填情况控制。

二、支护设计概述

本工程基坑支护结构采用两排（局部三排和四排）预应力锚索+旋挖排桩的支护型式（见图2），预应力锚索总数为2391束，根据地质的不同，平均长度为22~42m。

三、锚索主要施工方法

（一）锚索施工流程

锚索施工流程见图3。

（二）施工方法

1、准备工作

安排挖掘机对场地进行平整压实，开挖泥浆池（沟）并制备符合要求的泥浆；同时测量员定出每个锚索孔的位置并做好标记，锚索钻机就位。

2、成孔

根据地质资料，现场砂层较厚，为防止塌孔，锚索的施工采用双管成孔法，以确保锚索的施工质量。

3、锚索制作

需要注意以下几个比较重要的参数：①定位支架的间距宜在1.5~2m，不宜大于2m；②自由段的套管长度要满足设计要求，而且要考虑安装千斤顶张拉时所需要的长度；③注浆管距离锚索端部宜在30~50cm，而且二次注浆管比一次注浆管稍短；④二次注浆管的注浆小孔需要用胶带封好，以免初次注浆时水泥浆从小孔流进，小孔的间距不宜大于2m，且只需要在锚索的锚固段内设置。

4、注浆

注浆分初次注浆和二次劈裂注浆，注浆过程中药注意对注浆压力的控制，确保浆液能充分锚索四周岩隙中。

5、张拉与锁定

为减少后期预应力的损失，锚索在张拉前需要进行预张拉，使锚索顺直，保证后期张拉时每条锚索都能均匀受力，同时应该优先采用“跳张拉”的方法对锚索进行张拉锁定，以减少张拉时对相邻锚索的影响，保证锚索质量。

锚索进行锁定后，需要定期对锚索拉力进行检测，当预应力损失超过规范的要求时，要对锚索及时进行补偿张拉，以确保锚索在工作时有足够的预应力。

四、质量安全控制要点

1、防止“窜孔”现象产生

所谓“窜孔”现象，就是相邻锚索成孔时，在泥浆泵的压力下，泥浆会透过松散的土向四周扩散，最终会导致相邻的锚索孔连通，于是部分泥浆会从相邻已经注浆完毕的锚索孔流出并带走水泥浆的现象。根据地质资料，第一排锚索施工时，由于浅层存在松散的杂填土（深度为2~3m），为保证相邻锚索注浆质量，在施工顺序上，采取隔1~2个孔再施工（即“跳打”）的方法，这样能有效避免“窜孔”现象的发生。

2、保证注浆压力

注浆质量是影响锚索质量的一个重要控制要点，特别是二次劈裂注浆，如果注浆压力不够，水泥浆便不能劈裂进入岩体的全部缝隙中。施工时，注浆压力一般都能把握好，但往往会忽略输浆管的长短对注浆压力的影响。一般来说，就好比高压线输送电力，距离越长，电力的损失就越多。同理，输浆管长度越长，注浆压力的损失就越大。对于周长约为1500m的特大型基坑，现场沿基坑顶四周等距离设置了10处水泥浆搅拌池供注浆使用，确保每段内的注浆距离不超过150m。同时在每条注浆管的出口位置，再设置一个压力表，检查浆液输出时的压力，确保注浆压力符合设计要求。通过对输浆管长度和注浆管注浆压力的控制，保证了锚索的质量，锚索的抗拔试验和验收试验的结果均符合规范要求。

3、合理分区段流水作业施工

锚索完成张拉后，随着时间的增长，锚索的应力会有相应的不同损失，为保证基坑开挖时，所有锚索的应力损失都在设计允许范围之内，现场安排了10个施工段流水作业，配置10台锚索钻机，每台钻机负责150m的工作任务。以第一排锚索1288条计算，按施工经验，1台锚索钻机平均一天能完成7~8条锚索，这样大约17天就可以完成第一排锚索的施工。以第一排锚索为例，锚索完成的最大时间间隔约为半个月，但根据检测报告，各锚索的应力损失较小，锚索的工作性能基本保持一致，差异性较小，锚索拉力均能满足设计要求，而不需要在基坑开挖之前对锚索进行补偿张拉。

4、加强监测及预警

基坑自开挖完成后，使用年限为一年，在此期间，为保证基坑安全，需要对基坑支护的各项参数进行不间断监测，锚索拉力便是其中一项重要内容。本工程基坑西侧靠近变压电房，变压电房范围内基坑侧壁的安全等级为一级，所以变压电房范围内的锚索监测尤为重要。根据第三方监测的成果，对每期锚索拉力的数值进行汇总，利用电脑软件绘制锚索拉力变化趋势图，对锚索拉力的变化进行分析，判断锚索是否处于正常工作状态、是否需要进行补偿张拉、是否有出现异常的情况等问题，并借助绘制的图表预测锚索的变化趋势（图4）。以CX3位置为例，监测期间发现锚索的拉力在某一时期有突变升高，结合现场踏勘，最终对该位置的土体进行卸荷处理，消除了锚索拉力继续增大的危险。

通过对监测数据的分析处理，管理人员能及时了解到锚索的工作状态及其发展趋势，对出现异常情况的锚索作出预警，并立即采取相应措施进行处理，确保了基坑稳定和安全。

五、应用情况小结

桩锚支护具有造价低、工期短、施工方便，可边控边施工的特点，在技术、经济和施工进度等方面都有较好的可比性和优越性。以第一排锚索施工为例，第一排锚索数量为1288束，平均长度为30m，仅用约17天时间便完成所有锚索的施工，而且对于如此的特大型基坑，在经受了雨季和台风季节的考验之后，整个预应力锚索支护体系并没有出现较大的变形，根据基坑监测报告，基坑一直处于稳定安全状态。

参考文献：

[1]陈昌文．桩锚支护在某基坑支护中的应用[J]．广东建材．2010年6期

[2]李碧华．深基坑支护中对预应力锚索的应用探讨[J]．四川建材．2009年第4期

[3]吴德锋．深基坑支护方案的选择及桩锚体系的应用[J]．建材技术与应用．2010

[4]广州市建筑科学研究院．广州地区建筑基坑支护技术规定（GJB02-98）[S]．1998

[5]赵志缙，应惠清．建筑施工[M]．同济大学出版社．第四版