结合某工程实例探讨PHC管桩加土锚在深基坑支护中的应用

　　0概述
　　某工程是一座高层住宅建筑,主楼二十八层,有南、北两栋,中心绿地的东西两侧为三层商场,两层地下室,基坑底标高为-7.9m,自然地面标高-0.30m,基坑深度为7.60m,基坑围护总周长约210m。
　　该工程南面与停工的工地相邻,东北侧是基坑支护重点保护的部位。
　　1、工程地质及水文地质条件
　　拟建场地地势较平坦,根据勘察揭露场地岩土层可分为四层,自上而下分层依次为:
　　①杂填土：褐红色、灰黄色等,湿、松散。填料主要为碎石、粘性土等，局部地面有块石，硬杂质含量20～40%,厚度1.1～6.7m。
　　②粉质粘土:灰白、灰黄～棕红色,可塑。成分主要为粉粒、粘粒,含细砂及少量铁锰质矿物,厚度1.3～4.4m。
　　③残积砂质粘性土：灰白～灰黄色,可塑～硬塑。成分为石英颗粒、粘粒、粉粒,含少量云母碎片,分布均匀,厚度7.8m～38.6m。
　　④花岗岩:岩体为中粗粒黑云母岩花岗岩,强风化岩面埋深27.3～38.7m,岩体自上而下按其风化程度,发育有强风化带、中～微风化带。
　　拟建场地地下水类型主要为松散岩类孔隙水与基岩风化孔隙裂隙潜水。场地地下水位随季节性变化明显,年变幅2m左右,由于地层透水性均较差,地下水量较贫乏,地层综合渗透系数为0.060m/d。
　　表1各土层物理力学指标
　　
　　注:括号内数据为经验值。
　　2、基坑支护方案的选择
　　
　　本工程论证时提出了三种基坑支护方案:①人工挖孔桩;②冲孔灌注桩;③PHC管桩加土锚。经过论证比较,综合工程造价、工期、安全等多方面因素进行优化组合。
　　经过综合分析,确定选用PHC管桩加土锚支护方案。增加锚杆主要是为了增加支护桩稳定性,减少水平位移。加土锚有利于更大程度保证路面及地下管道安全。
　　3、支护结构的施工
　　工艺流程为:PHC管桩支护→土方开挖(局部1:1放坡)→清理坡面→喷射砼施工→锚杆施工→锁口梁施工
　　3.1PHC管柱支护的施工
　　本工程东北两侧采用Φ500PHC管桩支护,管桩间距1500mm,管桩桩位误差要求不超过5cm,深度不小于设计深度,管桩不允许接桩,须按设计长度定长施工;管桩施工期间,对周围地面的隆起加强观测,控制差异隆起量不超过3‰。本工程共施打Φ500PHC管桩145根,有效桩长最长为1115m,最短为7.5m。
　　3.2土方开挖
　　土方采用反铲机机械挖掘,由1-A→3-M→3-1→1-P进行挖掘,开挖到设计桩顶标高,桩顶以上土方按设计要求进行放坡,并在支护桩内侧开挖宽度不小于4.5m的锚杆施工作业平台,北面按1:1放坡,待砖墙砌筑后砂浆强度达到要求再回填。
　　3.3清理坡面
　　机械开挖边坡完成后,应对边坡坡面进行人工清坡,校核边坡坡度,控制轴线,清理平整坡面,以满足设计与施工要求。
　　3.4喷射砼施工
　　喷射砼施工顺序自下而上进行,喷射砼厚度为50mm,砼强度等级为C15,喷射施工为干喷工艺,喷射前先用高风压水湿润需支护的坡面,干混合料拌好后送入砼喷射机,在喷头处与水混合,并通过高风压将混合料喷射至坡面上,喷嘴距喷射面的距离为1.0m～1.2m,砼凝固后即与坡面胶结牢固。干混合料的配合比为:水泥:砂:石子=1:2:2,拌合水在喷头处加入,水灰比为0.5,水泥采用P•O32.5R水泥,砂为干净的中粗河砂,石子采用粒径不大于15mm的碎石,喷射砼终凝后(约需2h)即开始喷水养护,养护时间不少于7d。
　　3.5锚杆施工
　　工艺流程为:钻孔→清孔→插放锚杆体→注浆→抗拔试验。
　　(1)锚杆钻孔前,按设计要求的孔间距标明钻孔位置,再进行钻机定位;钻机开孔时,孔位偏差不大于150mm,钻孔深度应符合设计要求,误差不超过100mm,偏斜度不应大于3%。
　　(2)成孔后将孔内松土清理干净,以保证水泥砂浆与孔壁的粘结力。
　　(3)锚杆体(Φ25及Φ28)用定位架(每1.5m设一个)置于孔中心,杆体插入孔内长度不小于设计长度的95%;注浆管应与杆体绑扎牢固一并插入孔中,注浆管的下端距钻孔底端距离为100mm左右,插入时应保护好注浆管的出浆口,以防注浆管堵塞。
　　(4)锚杆体入孔后,即可通过注浆管进行注浆,每个钻孔的注浆应从孔底开始,连续进行,直至孔口溢出浆液为止,锚杆注浆采用纯水泥浆,水灰比为0.5,水泥浆体强度不低于20Mpa,水泥采用P•O32.5R水泥。
　　(5)待锚杆浆体强度达到15MPa(约15d)后,进行抗拔验收试验,试验数量为锚杆总数的5%,本工程锚杆总数79根,试验数量为4根,试验结果:四根锚杆在最大试验荷载作用下,锚头位移相对稳定,锚杆的弹性变形值均在规程允许的变形范围内。
　　3.6锁口梁施工
　　3.6.1钢筋制安
　　锁口梁主筋为6Φ22,采用焊接连接,单面搭接焊长度10d,箍筋为Φ6@150,锁口梁钢筋安装时,应将锚杆体伸入锁口梁内,锚固长度不小于35d,并与锁口梁主筋绑扎牢固。
　　3.6.2模板安装:梁两侧均立侧模,每50cm设100×50方料支撑牢固,防止胀模,模板与梁主筋之间用预制砼垫块隔开,以保证主筋保护层厚度。
　　3.6.3浇灌砼:模板安装完成后,应用清水冲洗桩顶,采用商品砼强度C25,砼浇灌后24h方可拆除模板并进行喷水养护,养护时间不少于7d。
　　4、排水措施
　　在基坑周边坡顶及基坑底周边各设排水沟一道,深300～500mm,宽500mm,采用120厚砖砌筑,每隔20m设集水井一个,尺寸为1m×1m×1m,以便把现场积水及时排除。
　　5、基坑支护监测
　　为了保证基坑支护结构在挖土和地下结构施工过程中的稳定,确保周围建筑物和地下管线的安全,对此期间实行监测管理,监测内容为:①基坑支护系统的水平位移观测;②基坑周边建筑物及道路沉降与隆起。
　　本工程基坑支护系统共布设水平位移监测点28个,沉降观降点26个;采用TDJ2精密经纬仪监测基坑支护系统水平位移,用DS3水准仪监测路面及周边建筑物的沉降。基坑土方开挖及支护施工45天,每隔3天监测1次,计15次;地下室施工共三个月,第一个月计监测4次,后两个月每10天监测1次,计6次,合计监测25次。设计预警指标:水平位移为40mm,差异沉降或隆起为3‰。
　　从监测记录的资料来看,各水平位移观测点及沉降与隆起观测点均无超过预警指标,各点的观测数据都在设计允许范围内,未发现异常情况。测得水平位移最大值为25mm,最小值为6mm,小于设计水平位移预警指标40mm;测得基坑周边路面及建筑物最大沉降量为20mm,最小沉降量为2mm,最大差异沉降1.7‰,小于设计差异沉降预警指标3‰。监测结果表明,该支护系统变形能较好地符合设计要求,支护对周边环境影响较小。
　　6、小结
　　综上所述,实践证明,PHC管桩加土锚支护体系的应用是成功的,有效地保证了邻近建筑物及道路和二层地下室的施工安全,取得了工期短、成本低的综合经济效益。