钢管桩预应力锚索基坑围护施工技术

钢管桩预应力锚索基坑围护施工技术国际工程分公司吴发坚何长寿【摘要】随着城市经济的高速发展,城市建筑群中改扩建项目近年来逐渐增多。与新建项目不同,改扩建项目的开工建设,不仅要考虑项目自身的特点与条件,更要考虑项目开发时周边环境带来的不利影响。本工程以沈阳宝钢三期扩建项目设备基础基坑支护方案为实例，采用钢管桩结合预应力锚索的支护形式对基坑周围构建筑物进行围护，在实际应用中取得了良好的效果。【关键词】临近建筑物基坑围护、钢管桩、预应力锚索1工程概况1.1环境概况沈阳宝钢三期工程为扩建项目，新建厂房与原二期厂房衔接。由于设备基础设计图纸到达施工现场时，新建的主厂房结构已基本施工完毕。而基坑东北面紧挨原有空压站，基坑边距空压站最近处仅1米间距；东面距离厂区原有道路2.5米宽，且中间布有直埋电缆。由于土质条件较差，基坑开挖深度较大，场地范围较小距离两侧柱基较近无法完全放坡开挖，必须进行基坑支护。（基坑平面位置见下面示意图）1.2基坑结构概况1.2.1设备基础基坑位于新建厂房7-11线/D-H列之间，设计室内地坪标高为±0.000，在厂房基础施工时已撤除部分土方，平整后场地标高为-2.200。设备基础基坑底设计标高为-7.000，顶面标高为室内地坪标高，因此实际开挖深度为4.8m。2400240058003800350090006000400040001.2工程地质情况1.2.1地下水位分布情况：根据《岩土工程勘察报告》一层为杂填土中的上层滞水，水位为1.25米；一层为粗砂层中的潜水，水位为11.5～12.5m，标高为43.800～44.280m。。1.2.2地基土层分布情况：①层杂填土：杂色,松散，稍湿～湿，含上层滞水，该层中有较多原有建筑物基础和管道，厚度0.4～5.1m。②层粘土：黄褐、灰色，可塑状态，局部为硬塑，稍湿，该层局部缺失，层底埋深3.0～5.5m，厚度0.8～4.1m。③层粘土：黄褐色，可塑状态，局部软塑，稍湿。无摇震反应、光滑、干强度和韧性中等，为高压缩性土。层底埋深5.1～8.3m，厚度1.4～4.0m，④层粘土：灰、灰褐色，可塑状态，稍湿。无摇震反应、稍有光泽、干强度和韧性中等。层底埋深7.6～9.8m，厚度1.0～3.5m。⑤层粗砂：黄褐色，中密～密实状态，湿～饱和。本层局部为中砂、砾砂。本层最大揭露厚度11.0m，最大揭露深度为20.0m。勘察场地稳定，未发现不良工程地质作用。勘察场区岩土工程条件一般，地层分布不均匀，局部地基具有不均匀性。除①层杂填土不宜作为天然地基使用外，其余各层均可作为天然地基使用。各层地基土承载力特征值fak值、变形参数E0值与抗剪强度指标（c、φ）值等见下表。地基土承载力特征值fak及岩土参数地层编号及名称承载力特征值fak（KPa）推荐承载力特征值fakKPa压缩模量ES（MPa）凝聚力c（KPa）内摩擦角φ（°）土工试验原位测试②粘土1181241204.827.011.2③粘土90100953.823.59.7④粘土1301121254.826.010.0⑤粗砂435（重（2））320（标贯）38026.0（E0）30.0注：E0为变形模量。2施工方案根据沈阳当地地质条件及施工条件，本工程基坑支护采用钢管桩与预应力锚索结合的支护体系。（钢管桩为永久性，基坑施工完后无法拔出）.钢管桩采用9米长￠159×6厚钢管支护，间距0.5米，距基坑顶标高2.5米处设置一道锚索，锚索长为16米，水平间距为1.5米。钢管桩施工采用机械振动式打桩,其原理是将机械产生的垂直振动传给桩体，使桩周围的土体因振动产生结构变化，降低了强度或产生了液化，桩周围的阻力减少，利于桩的贯入。2.1工艺流程：场地平整---钢管桩桩位放线---机械打桩---变形测量---土方开挖---加固锚索--土方开挖---基坑侧壁喷射混凝土2.2钢管桩施工要点2.2.1桩定位：根据施工场地情况，由甲方提供建筑物边线，经甲方监理及施工单位检验，准确无误后，我方依据边线，放桩点、打钢筋头定位，经监理检验无误后方可施工。2.2.2成桩流程：机械就位前由技术员实测桩位，对照图纸所设计的桩长来确定桩深度，保证桩长及进入基坑底部深度满足设计要求。为确保支护工程安全及施工对周边建筑物不造成不利影响，确实做到信息化施工，拟在现场布置观测系统。主要观测基坑水平位移、坑顶裂缝、临近建筑物沉降等。2.3锚索施工要点2.3.1锚索施工工艺：测量、定位放线---钻机就位---接锚索---校正孔位---调整角度---钻孔至设计深度---清孔提钻杆---插入锚索---压力注浆---上腰梁---焊锚具---张拉---锁定2.3.2钻孔前按施工图放线确定位置，做上标记。钻孔机具选择应满足支护设计对设计参数的要求。2.3.3锚索长16米，采用2根1×7φ15.24钢绞线，成孔角度为15度，严格按设计要求的钻孔角度、孔深施工。将加工好的锚索对准孔位人工缓慢送入孔中，若遇阻，应查明原因，严禁强行插入，影响锚索的拉力。2.3.4锚索承载力设计值,锁定力为锚索承载力设计值的70%后，可进行锁定，锚索设计承载力100%进行张拉.然后开挖下一层土。2.3.5注浆材料采用水灰比1：1水泥浆，P.O42.5R级水泥，可加入适量早强剂。水泥浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的水泥浆应在初凝前用完。注浆时分多次注浆，第一次低压注浆，等水排出后再提高注浆压力进行注浆，注浆压力不低于2.0MPa。2.3.6锚索腰梁的制作与张拉①锚索腰梁横向通长放置，背靠背组合使用，间距为120mm，槽钢梁与桩间采用斜垫导正。②腰梁两腹板净距与锚空位置一致，制作质量应满足设计要求。③槽钢背靠背放置。④腰梁槽钢接头处应满足设计要求。⑤锚索张拉：A锚固段强度达到15MPa时，方可进行张拉，张拉顺序应考虑对邻近锚杆的影响，采用隔二拉一。B锚索注浆完成后，3天内应进行抗拉试验，抗拉力为设计荷载的1.1倍，锁定力为设计荷载的0.7倍。2.4挂网喷射混凝土：在钢管桩之间采用挂钩挂一层14目的钢丝网,然后把它用钢筋钉在基坑壁上，并设20mm厚垫块，避免钢丝网与基坑壁接触，喷射材料为C20细石混凝土，现场搅拌，用高压喷射泵喷射到基坑壁上，喷射厚度不小于50mm。-11.2002X7?5钢绞线内力值为157KN14目钢丝网C20混凝土,50mm厚长100mm?12土钉-7.000立面图剖面图桩间土二次做法C205014锚垫板槽钢腰梁斜铁锚具锚固详图-2.200-7.000-11.2005005001500150055001050015°-2.20025002300480042003施工质量控制要点3.1严格按施工方案，技术措施组织并指导施工，并认真熟悉图纸。做好施工及隐蔽记录。3.2加强原材料，半成品的管理，并有详细记录。3.3桩机定位调平，保证桩机的平整度和桩体的垂直度。3.4锚索钻孔时，钻机对准已放好的孔位，保证钻机平稳和钻孔倾角度，验收合格后准许开钻。3.5注浆时应分多次注浆，第一次低压注浆，等水排出以后提高注浆压力进行注浆。3.6腰梁、垫块与钢管桩之间要求面接触，不允许点接触。3.7钢管桩上部处于软土地带（杂填土，比较松散）锚索张拉、锁定时可能产生松动位移，因此先取设计荷载的10-20%预拉，使其稳定后，将腰梁固定在钢管桩上。结束语钢管桩加预应力锚索支护结构是将土层直接锚固在钢管桩上，这种支护结构具有施工方便、投资少、功效高及稳定性强等优点。可满足对基坑临近构建筑物的保护和场地狭窄的需要，这种组合形式的加固方法在今后的施工中具有可借鉴性。参考文献建筑基坑支护技术规程JGJ120-1999《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）《建筑地基基础技术规范》（DB21/907-2005）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）