桩锚结构在深基坑支护中的应用分析

桩锚结构在深基坑支护中的应用分析

杨会斌

中国能源建设集团西北电力建设工程有限公司，陕西省 710000

摘要：近年来，我国的社会经济得到了快速的发展，使得建筑的数量和规模都越来越大，为了保障建筑的质量，对基坑的施工要求就越来越严格。为了更好地保障深基坑支护的施工质量，文章分析了桩锚结构在深基坑支护当中的应用,希望能够提供相关借鉴。

关键词：桩锚结构；深基坑支护；应用分析

引言

现阶段，在我国建筑基础工程施工中普遍运用桩锚深基坑支护技术手段，其根本原因是此项施工技术操作较为简便，技术难度较小，可以使灌注桩与锚充分结合起来，在实际的施工建设中，发挥挡土作用^[1]。因此，针对地质条件恶劣、施工环境复杂的地区，通常情况下都会应用此项技术手段。

1.工程概述

某校综合实训楼、裙房以及地下车库场地工程项目，综合实训楼地下 2 层，地上 26 层，建筑高度 99.75m，基础埋深9.8m；裙房地下 2 层，地上 4 层，基础埋深 9.8m；地下车库 2 层，建筑高度 8.8m，基础埋深 9.8m。结合 GB 50025—2018《湿陷性黄土地区建筑规范》划分标准，建设综合实训楼属于甲类建筑，裙房与地下车库属于丙类建筑。场地工程地质条件，基坑位于学校之内，在深基坑支护施工过程中应该注重学生的人身安全和周围构造物的稳定安全，以避免造成不可逆的不良后果。

2.基坑支护结构的选型

目前深基坑工程中常用的支护形式种类繁多，根据支护原理和结构形式的不同可大致分为以下几种常见形式:自然放坡、土钉墙、复合土钉墙、悬臂桩、桩锚、地下连续墙、钢筋混凝土( 或钢) 内支撑等。那么，面对如此繁杂的支护类型，面对具体工程，我们该如何取舍。笔者认为工程地质和水文地质条件; 基坑相邻建筑物的位置、基础形式; 基坑周边地下管线的位置、深度、抵御变形的能力^［2］等都与深基坑支护选型息息相关。那么工程支护结构选型时的前期工作就显得至关重要。一旦前期踏勘不详细，施工过程中将会大概率出现无法按图施工的重大失误，甚至引起安全隐患，而后期重大设计变更会拖延项目进度和提高工程造价。本工程综合考虑规程中支护结构选型、基坑周边环境、开挖深度、工程地质条件等因素，在总结类似基坑工程成功的经验和失败教训的基础上，适合本工程的支护结构型式有以下几种: 1) 桩锚; 2) 双排桩; 3) 桩 + 内支撑; 4) 地下连续墙 + 内支撑。在经过详细的现场踏勘，调查基坑周边环境，仔细分析勘察报告，掌握拟建场地水文地质条件的前提下，响应业主及总包单位的相关要求，充分考虑施工可能性、造价、工期等综合因素，确认桩锚支护体系最适合该工程。

3.支护设计

3.1普通情况桩锚支护

本工程基坑深度16.4m。拟建建筑东、南、北三侧周边无重要建筑物和管线，故结合基坑深度、水文地质条件及施工可行性，确定支护形式采用砖墙构造柱+桩锚支护体系。桩顶位于－3.0 m，自然地面至－3.0 m为砖墙。以1—1剖面 为 例，支护采用钻孔灌注桩，桩径为800mm，桩间距1.6 m，桩长18.5 m，进入基坑底部5.1 m。设计预应力锚杆3排，长度大于20m。为提高预应力锚杆的锚固力，提高基坑安全性，第二道预应力锚杆下倾角度由寻常的15°调整为20°，使其锚固段进入砂层^[3]。

3.2特殊情况桩锚支护

本工程支护设计主要难点位于基坑西侧。拟建建筑结构边线紧邻已有建筑地下室(约8.6m) ，已有地下车库埋深约12.0 m，拟建建筑基础埋深16.4m。针对这种特殊的周边环境，可采用的支护形式有: 排桩+短锚杆支护体系、双排桩支护体系。如采用双排桩支护体系，则护坡桩将出现12.0 m 高的悬臂段，不利于控制基坑变形。工程造价亦高于排桩+锚杆支护体系。但如采用排桩+短锚杆支护体系，则施工时对锚杆长度的控制要求非常严格，必须注意保护既有地下车库结构的防水层。最终从变形控制及经济性双方面考虑，确定采用砖墙构造柱+排桩+锚杆支护体系，桩顶位于－3.0 m，自然地面至－3.0m为砖墙。

图 1 1b—1b 剖面支护结构图

以 1b—1b 剖面为例，共设计锚杆 6 排，前 4 排锚杆设计成短锚杆，每根锚固力80 kN，合计锚固力与1—1 剖面设计的一排长锚杆锚固力 285 kN 相当。为避免破坏已有地下室结构，预应力锚杆又尽可能的长一些，前 4 排锚杆下倾角度全部由寻常的 15°调整为 20°。此种设计在保证基坑安全的前提下，很好的控制了上部基坑变形，为节约工程造价起到了重要作用。支护结构图详见图1^[4]。

3.3基坑出土方案

本基坑工程将外运约60万m²渣土，因此，一个方便快捷的出土方案对于节省工期和造价是非常重要的。常用的出土方案主要有原状土坡道出土方式和斜坡式栈桥出土方式。这两种出土方式各有优缺点: 原状土坡道出土方式成本较低，适于地质较好的场地，但土方总工期较长，坡道收口困难，特别是深基坑需要多次倒运; 斜坡式栈桥出土方式出土效率较高，但成本相对较高，且栈桥对地下室结构施工基本没有用处。本基坑工程采用在地下室侧墙外设置出土坡道的出土方案，出土坡道从地面按 1∶10 的坡比延伸到基坑底。该出土坡道不影响地下室结构施工，不存在土方收口的问题，可以极大地提高出土的效率，而且，在地下室结构施工期间，可以利用该出土坡道运送建设材料至各地下室楼层位置，对地下室结构施工也提供了极大的便利。

4.基坑监测

由于本工程的复杂性，因此进行了支护坡体水平、垂直位移、基坑周边道路、管线、地面沉降、锚杆内力及护坡桩变形等多种监测。本基坑在整个施工过程中，基坑整体稳定及周边已有建筑的变形均满足了规范及施工要求。

5.深基坑支护施工的管理策略

5.1加强注重深基坑支护施工技术的应用

目前，建筑基础施工普遍存在施工复杂的特征，尤其在各项指标方面要求更加严格，需要对各项深基坑支护技术加以重视。深基坑支护作为建筑施工的临时性支护结构，可以确保基坑开挖施工有序进行，根据自身在功能作业方面的差异性，深基坑支护施工中主要以支撑系统、挡土系统为主，从而要对深基坑挖开深度加以管控，根据有关要求标准进行施工建设。

5.2提升施工现场的监管力度

在深基坑支护施工中，时常会出现因框架结构大于自身称重能力导致框架结构发生变形，进而使地下管线与边坡受其影响，如若结构变形状况十分恶劣，势必会影响施工进度，降低深基坑支护施工效率。为了避免此类问题的发生，现场工作者应该加强施工现场监管力度，还要做好实际数据分析与测量工作，制订完善的设计方案，针对施工中存在的变形问题提出有效的优化方案，以此确保施工质量。

6.结束语

综上所述，想要保障深基坑的施工质量首要任务便是确保深基坑的设计工作能够顺利完成，保障基坑具备工作能力的前提下控制深基坑的建设成本，强化施工部门的市场竞争力，为施工企业创造更多的经济利益。本案例中说明在地层为砾石层或砂层时，深基坑的施工难度非常大，其使用桩锚结构的支护方式是最佳的施工方案，能够解决砂层当中成孔容易坍塌的问题，从而提高施工效益并减少施工成本。

参考文献

[1]钟建成． 浅述深基坑工程的特点及其支护技术［J］．资源环境与工程，2012( 12) :33-39．

[2]GB 50021—2001，岩土工程勘察规范［S］．

[3]JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程［S］．

[4]王晨，孙正鹏．某深基坑支护设计方案的选型分析［J］． 工程技术，2019( 13) :311-312．