深基坑工程中桩锚支护与帷幕止水组合结构应用的可行性分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇深基坑工程中桩锚支护与帷幕止水组合结构应用的可行性分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】随着我国经济的不断发展，出现越来越多的高层或超高层建筑和深基坑工程。基坑环境也因基坑附近的建筑物、主干道等因素不断严峻。本文以广州某人防地下室工程为例，对深基坑工程中桩锚支护与帷幕止水组合结构应用的可行性分析提出了一些见解及解决措施，希冀对类似的工程或同行带来一些参考及借鉴。

【关键词】深基坑工程；桩锚支护；帷幕止水；组合结构；可行性

1 引言

近年来，我国城市建设的发展愈加快速，所以也越来越受重视地下空间的开发利用。目前在深基坑支护中，主要采用钻孔灌注桩和钢筋混凝土支撑进行围护，深层搅拌桩或粉喷桩进行止水，共同进行深基坑的支护。本文结合具体工程实例，介绍在大型深基坑中采用钻孔灌注桩和单层锚杆进行围护，深层搅拌桩作为止水结构的深基坑支护的工程实践，为以后类似工程实践提供借鉴和参考。

2 深基坑工程概况

2.1 深基坑工程概述

该深基坑工程为某人防地下室工程，该工程的建筑总面积为22514，形状为扇形，基坑埋深为9.2m，基础的开挖深度为9.3m。该工程基坑南侧7m 左右的地方有一栋住宅与一栋办公楼，东侧与北侧为公路，西侧4m 左右为办公楼，基坑的工程安全等级为一级。

2.2 工程地质条件

对该工程的岩土工程进行了详细的勘察，通过勘察报告可以看出在基坑的深度与围护桩的有效长度范围内的主要地质条件情况。第一层为杂填土，上部以碎石、碎砖为主，较为松散，下部主要为素填土，包括粉土与粉质粘土，为灰褐色；第二层为粉土夹粉质粘土；第三层为粉土，有云母包含在其中，颜色为灰色或青灰色，没有光泽；第四层为粉土夹粉质粘土，为灰色与青灰色；第五层为粉土夹沙土，还有云母在其中，颜色为灰色或者青灰色；第六层为粉土夹粉砂；第七层为粉砂夹粉土；第八层为粉质粘土夹粉土。该工程所在地浅层地下水属于孔隙潜水类型，主要含水层为第一层到第七层，大气降水、地表水与区域水系是主要的地下水补偿来源。

3 基坑支护方案

3.1 基本概况

一般在开挖深度5 m以内的基坑中选用混凝土灌注桩+单层锚杆拉锚的围护和三轴深层搅拌桩止水的基坑支护方案。

因为该基坑工程有较大的占地面积，所以出于基坑周围建筑物安全性和场地的地质条件的考虑，不同的支护方式要根据不同的地段而被采用的，进而要有针对性地进行设计。根据施工方便、安全可靠、经济合理、技术可行的基本原则，决定在该工程西北部扇形区采用混凝土灌注桩+单层锚杆拉锚的围护和三轴深层搅拌桩止水的基坑支护方案前要经多方面论证；其它区域的围护运用混凝土灌注桩+单层钢筋混凝土支撑方案，止水时采用旋喷桩或三轴深层搅拌桩。基坑平面如图1 所示。

图1 基坑平面示意图渊（单位mm）

3.2 扇形区基坑支护设计情况

该工程扇形区的围护结构总长约150m，基坑开挖深度在9.3m左右，属于大型深基坑工程。

具体支护形式为：围护基坑西北侧扇形区运用混凝土灌注桩+单层锚杆的结构。转角处的支撑可以采用一层钢筋混凝土，钻孔灌注Φ800@1000，有效长度为20 m的桩，在冠梁下3 m处射入单层内拉锚杆，锚杆为1Φ28@1000，抗拔力为130 kN，入射倾角为15°，Φ850@1200 的单排三轴深层水泥土搅拌桩要布置在钻孔灌注桩后，让止水帷幕得以形成，深度为18.5 m。通过桩顶冠梁将水泥土搅拌桩和钻孔灌注桩连接，冠梁截面尺寸为2800mm *500mm。 基坑放坡0.8m。支护结构剖面如图2 所示。灌柱桩纵筋采用Φ20的钢筋18 根，混凝土强度等级为C30，主筋保护层厚度为50mm。

图2 扇形区支护结构剖面示意图（单位院mm）

3.3 基坑降水方案设计情况

坑内均匀分布20根Φ500管井，用来降水，坑底下10m是管井底，支护桩距边井8.0m，集水井被设置在坑内四周用来排水，水位最终要控制在坑底下1.0m左右，水位变化在坑外要超过1.0m，然后持续让回灌井工作，应该在井内水位始终保持在地面下1.5m状态控制回灌量大小。

4 实施基坑支护方案的过程

在支护桩的施工过程中，首先要进行的是深层搅拌桩，完成之后是灌注桩、冠梁及内支撑、坑内降水、坑内拉锚、土方开挖、坑内支撑、浇筑垫层，在整个的过程中在初期降水的过程中可以与局部挖土工作进行交叉施工。

4.1 深层搅拌桩

利用三轴搅拌机来进行深层搅拌桩的施工工作，施工的具体要求有：桩间纵向止水搭接要达到止水的要求（纵向止水搭接大于850mm）；20%的搅拌桩水泥含量与1MPa的水泥土强度等。

4.2 灌注桩

利用跳打法进行钻孔灌注桩施工，施工的过程要遵照施工规程进行，对桩长、桩径、位置等进行控制，与深层搅拌桩保持一致。

4.3 钢筋混凝土冠梁

在基坑四周支护桩的桩顶要设置圈梁，当支护桩的强度在设计强度的70% 以上、土方开挖到-2m 的时候就能够进行冠梁的施工了，在冠梁的施工过程中要按照冠梁的浇筑要求来进行，浇筑要连续进行才能够没有施工缝。

4.4 内拉锚杆

利用干作业法钻孔来进行锚杆施工，在锚筋安放的过程中要将钢筋的表面进行仔细的青春，确保锚固体砂浆的粘结良好，对锚杆进行三根试锚来确定抗拔力。

5 监测分析基坑现场

在完成全部冠梁、支护桩的施工后，要按照设计的要求，全过程动态监测地下室施工期间和基坑开挖过程。监测时，在桩顶处沿冠梁四周每隔15m位置设置水平观测点，并将4根桩身测斜管布置在扇形区。主要包括的检测内容有：基坑外的水位、周围道路的沉降、立柱桩的沉降、桩身水平位移等。在监测过程中，对扇形区桩身的水平位移和围护桩的桩顶要重点监测。监测结果显示，该工程的基坑支护设计方案规范要求和符合设计。

在监测过程中发现，开挖基坑的初期，挖到冠梁下3.3 m时，水平位移最大的是扇形区中部桩顶，最大可以达到10mm，靠近角支撑结构区域桩顶水平位移一般为8mm，相对较小，呈抛物线状的桩身整体水平位移由大到小，从上到下；内拉锚杆被施加后，在开挖过程中，随着不断增加开挖的深度，桩顶位移也缓慢增加，桩身向基坑的侧向位移呈野鼓肚冶状，并在冠梁下6.8m左右处逐渐增大，达到的最大位移有13.5mm，桩身位移从此往下呈递减趋势，这主要是因为桩身的水平弯距在冠梁下6.8m左右处最大。图3和图6 为完成CX1、CX2、CX3、CX4 这4个监测点基坑的挖掘后桩身水平位移曲线图，借助理正深基坑5.04设计软件是其中最大水平位移曲线，根据m法求得的支护桩最大理论水平位移时，要按照地质勘察质料。

图3 CX1 点的桩身水平位移图 图4 CX2 点的桩身水平位移图

图5 CX3点的桩身水平位移图 图6 CX4 点的桩身水平位移图

从图3～图6 中可以发现，扇形区的中部有较大水平位移的桩身和桩顶，桩身水平位移在角撑附近相对较小，并都比设计最大水平位移值还小。造成这结果的主要原因有：

（1）较大的基坑冠梁截面尺寸，使冠梁的整体刚度加大，从而对桩顶水平位移的减少起到作用。

（2）呈拱状的且有冠梁联系的扇形区，形成的结构与拱类似，这对减少桩顶水平位移是有利的。

（3）通过冠梁与围护桩将灌注桩四周的深层搅拌桩联系在一起，这对阻止围护桩的水平位移也是利的。

在设计时，作为安全储备一般要考虑到以上3点原因，因此基坑监测结果偏小，也属于正常。

6 结语

通过对桩锚支护与帷幕止水组合结构在深基坑工程中应用的分析得出了几点参考：桩锚支护与帷幕止水组合结构在深基坑的支护工程中有着良好的效果；与灌注桩和钢筋混凝土或钢管组合内支撑相比，灌注桩与单层捏拉锚杆桩组合支护结构更加经济、方便；冠梁截面尺寸的加大能够有效地减少桩顶与桩身的水平位移；锚杆支护的使用过程中要注意到对土体物理学性质的考虑，插入方式、入土长度、锚固长度等合理的设定能够保证锚杆的抗拔力。

参考文献

[1] 柳建国，程良奎. 北京地区基坑支护技术的发展与工程实践[J]. 岩土力学，2011，11（33）：27-29

[2] 陈颖文. 锚杆和排桩联合支护二级基坑的有限元分析[J]. 广东土木建筑，2012，04（12）：22-23