深基坑桩锚支护技术及施工工艺
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【摘要】：深基坑桩锚支护在地下工程建筑中应用广泛，其支护的可靠性对工程安全和质量影响重大。本文阐述了深基坑桩锚支护的方法，分析了具体的支护方案设计关键点和难点，总结了桩锚支护混凝土灌注桩和锚杆的施工工艺流程，对具体的工程应用具有实际的指导意义。
【关键词】：桩锚支护；深基坑；施工工艺；混凝土灌注桩
【 abstract 】 : deep foundation excavation pile anchor bracing in underground engineering construction is used widely, the reliability of the supporting a great influence on the safety and quality of engineering. This paper expounds the deep foundation pit pile anchor bracing, and analyses the methods of the concrete support scheme design key points and difficulties, and summarizes the anchor bracing concrete piles and piles of the construction procedure, the specific engineering application with practical significance.
【 keywords 】 : pile anchor bracing; Deep foundation pit; construction technology; Concrete piles
中图分类号：U215文献标识码： A 文章编号：
1 引言
随着高层建筑、地铁、城市地下工程等的兴建，深基坑工程大量涌现。由于深基坑的支护是工程安全性和经济性的重要保证，研究可靠经济的支护技术具有深远的意义。基坑支护形式设计受到众多因素的影响，目前我国常用的支护结构有开挖简易支护结构、悬臂式支护结构、重力式支护结构、内撑式支护结构、拉锚式支护结构、土钉墙支护结构等，工程中根据其土体性质、地质条件及基坑深度和宽度来确定支护形式。深基坑支撑难度大、施工工期长、不稳定因素众多，桩锚式支护结构属于拉锚式结构，适用于砂土、粘性土等多种土质的深基坑支护，在城市地下工程中应用较多。
2 深基坑桩锚支护方法
2.1桩锚支护原理
桩锚支护结构主要由三部分组成：排桩维护体系、锚杆锚固体系和挡水体系。
排桩维护体系主要用来保护基坑边坡，阻挡土体下落。通过人工挖孔或者机械钻孔的方法灌注混凝土桩，或者采用预制桩，使其沿深基坑的边沿均匀排列。支护桩排列间隔、直径、强度等参数直接影响支护性能。
锚杆锚固体系用来约束排桩结构的水平位移，通过将锚杆倾斜打入稳定地层，锚杆外端与腰梁锚固实现约束。
通常支护桩按单层布置，因此两个桩之间存在间隙，不能有效的防止降水流入基坑，所以要设置挡水体系。桩锚支护的挡水体系与悬臂式围护结构相同，利用桩墙或者深井来挡水和防渗。
由于深基坑周围土压力以及周围建筑载荷的作用，排桩受到向基坑内侧的压力并有侧向倾倒的趋势，因此产生垂直基坑内壁向外的抵抗力，即被动土压力。同时由于锚杆与腰梁锚固，也会阻止桩移。换句话说，主动土压力由被动土压力和锚杆锚固力来平衡。当前者小于或等于后者时，支护结构可靠；相反，前者若大于后者，桩体会产生侧向位移，位移过大时支护结构遭到破坏并失去支护能力。
2.2 深基坑桩锚支护特点
深基坑桩锚支护采用排桩与锚杆配合支护的形式，能够节省钢材和混凝土，工程造价相对较低；可以支护深度大于20m的基坑，支护深度大；对锚杆施加预应力后对基坑变形可以进行主动控制；支撑桩占用面积小，不会影响正常的施工；施工方便快捷，噪声污染小；适用于各种土质的工程，实用性强。在深基坑的支护结构中，桩锚支护的优势更加明显。
3 深基坑桩锚支护方案设计
在深基坑桩锚支护方案的设计过程中，必须合理选择桩的深度和刚度、支撑间隔、锚杆形式等，以便使方案在经济性、安全性和施工工艺上达到最佳匹配。
3.1弹性抗力法计算桩锚支护结构
目前，深基坑支护结构计算方法主要有经典方法、弹性抗力法和有限元法三种方法。本文采用弹性抗力法进行桩锚支护结构的计算，将桩体视为弹性地基上的梁，这种方法简便可靠，能够满足工程需求。
(1) 支护桩在土体水平载荷作用下的侧压力：
(3)
式中： -水平方向位移，m；
-土的水平方向基床系数，KN/m3。
(2) 支护桩挠曲度方程：
(4)
式中： -支护桩抗弯刚度；
-比例系数；
-计算点至桩顶距离；
-基坑深度；
-两个桩体间距；
-抗力计算宽度，
3.2 监测方案
施工监测是深基坑支护方案中不可缺少的部分，通过监测施工情况可以确保基坑稳定、安全，便于信息化管理，防止支护结构破坏事故的发生。监测项目及监测方法如表1所示。
表1 基坑监测项目
监测项目 监测位置 监测方法
支护桩及土移 桩身 测斜仪
桩顶水平位移 支护桩顶部 全站仪
桩身应力 桩身 振弦频率仪
地面沉降 基坑周围地表及建筑物 水准仪
腰梁弯矩 腰梁 振弦频率仪
锚索应力 锚索 振弦频率仪
4 桩锚支护施工工艺
4.1 混凝土灌注桩
混凝土灌注桩施工之前要做好场地平整，试制支护桩成孔。钻孔的同时不断向孔中注入泥浆，以便对钻头进行降温和，减少阻力。清孔之前必须保证钻孔深度已达到设计要求。施工工艺流程为挖设排水沟到设置基点，接着是安装桩架，弹射孔口护筒，打钻孔，清空钻口注水，接着设置定位钢筋环，最后吊放钢筋笼，浇筑混凝土。施工的整个过程要进行质量控制。
4.2 锚杆支护施工工艺
锚杆支护结构施工前要对锚杆数量、质量(油污、锈蚀、刚度强度等)等进行检查，并取适量锚杆样品进行钻孔、穿筋、灌浆、锚定等施工试验，以保证锚杆达到质量要求以及施工工艺的合理性和可靠性。试验通过后进行技术交底工作，施工放线，确定锚杆施工的孔位等各项参数。钻孔时确保中心位置准确，同排孔保持钻进角度一致。为保证孔底沉渣彻底清除，要用水冲洗并反复提插钻杆。灌浆时先检查水泥的质量，是否发生离析现象，配合比是否按照设计方案进行，然后在额定的压力下迅速进行浇注。施工中的每个步骤要进行认真分析并做好相关记录。锚杆支护施工工艺流程如下土方开挖测量、防线定位钻机就位接钻杆矫正孔位调整角度打开水源钻孔提出内钻杆冲洗钻至设计深度反复提内钻杆插钢筋压力灌浆养护主筋防锈上横梁焊锚具锚头锁定。
5 结语
深基坑桩锚支护技术适用范围广，施工方便简洁，本文对其原理、设计方案分析以及施工工艺进行了探讨。此方法适用于实际工程应用，也可以在此基础之上进行细化和改进。
参考文献
[1]李轶.桩-锚支护结构在深基坑工程中的应用研究[D].南宁:广西大学,2008.
[2]刘正严.深基坑桩锚住户结构施工安全研究[J].科技资讯,2011,(6):108.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。