组合支护方式在深基坑支护中的应用

付豫楹 帅云

摘要：结合具体的工程实践,验证了人工挖孔桩与劲性桩相结合、管式锚杆与锚索相结合、挂网喷射混凝土的联合支护方式对于复杂土层结构的深基坑支护具有良好的效果，是组合支护方式在大深基坑支护中的成功应用。

关键词：组合支护；深基坑支护；设计方案

Abstract: Combined with the specific engineering practice, validation of the manual hole digging pile and rigid pile combination, tube type anchor rod and anchor rope combined, shotcrete combined supporting method for complex stratum structure in deep foundation pit supporting with good effect, it is the combined support in deep foundation pit support the successful application of.

Key words: combined support; deep foundation pit; design scheme

中图分类号：TU2

随着城市建设快速发展，地下空间得到更多利用，遇到复杂环境下的基坑越来越多，如仅采用以上某一种或两种支护措施，在很多情况下难以达到支护要求，往往需要将几种支护措施结合起来使用。因此，对于复杂环境下的基坑，如何因地制宜地选用多种支护型式、施工工艺，合理组合，成为摆在岩土工作者面前的新课题。

1.工程实例

该城市是一个具有典型的复杂山区丘陵地貌特征的城市，在海岸地区更是由于人工回填土层的干扰，给工程施工带来了相当大的难度。北靠山体，南朝黄海，拟建建筑物带有3 层地下室。该基坑安全等级为一级，支护性质为临时性支护。本工程场地地势高低起伏较大，施工面标高9.41 ～ 22.64 m；场地地貌单元属于海漫滩和低丘陵斜坡。

该基坑深度8.58 ～ 13.17 m，通过工程勘察资料显示，自上而下出露杂填土、淤泥质土混砾石、砂卵石、中风化板岩，中风化石英岩。

2．基坑支护设计方案

本工程采用人工挖孔桩( 劲性桩) + 管式锚杆( 锚索) +挂网喷混凝土面层组合支护体系。

2.1人工挖孔桩

人工挖孔灌注桩径为1.0 m，间距为1.8 m，桩孔定位时要反复与设计图核准，在确定无误后方可施工，确保每个桩孔定位准确。严格控制桩孔的垂直度，在施挖过程中，应随时检查桩径偏差和桩中心距桩边的半径偏差，直至挖到持力层，井轴线倾斜度必须控制在施工规范以内，以确保施工精度。钢筋笼下入时，焊接时应准确定位，以保证与井的同心度。桩芯混凝土、冠梁混凝土等级为C25，桩芯混凝土采用商品混凝土一次浇筑完成，支护桩钢筋保护层厚50 mm，支护桩在挖掘过程中应间隔施工，如施工过程中遇基岩无法继续挖掘，采取爆破手段继续下挖，应保证桩嵌入完整岩石不少于1.0 m。

2.2劲性桩

劲性桩采用岩心钻机成孔，钻进过程中应严格控制进尺速度，以保证钻孔垂直度。劲性桩与支护桩间距0.5 m，劲性桩采用直径108 mm、壁厚6 mm无缝钢管，钻孔孔径130 mm，入基坑底部2.0 m，劲性桩水平间距0.9 m，位于人工挖孔桩桩体两侧，不妨碍锚索施工，与支护桩搭接长度1.0 m，孔内灌注M30水泥浆，劲性桩顶端用一根通长的25b 槽钢焊接水平相连。

2.3管式锚杆

采用XY － 4 型履带式岩心钻机钻进工艺，即利用该钻机的大扭矩、低转速、移动灵活的特点实施锚杆贯入，管式锚杆采用D50地质钻杆，设计强度570MPa。管式锚杆钻孔孔径50 mm，水平间距1.8 m，竖向间距2.00 m，锚固段为花管，孔眼直径5 mm，间距300 mm 交错布置。管式锚杆注浆采用灰水比1∶ 0.45 素水泥浆注入，注浆压力控制在1.5 ～ 2.5MPa 之间，以保证注浆密实度，达到可靠锚固力。

2.4预应力锚索

锚索孔成孔采用MD － 50 型锚孔钻机，高风压冲击和旋转相结合，从而保证钻孔顺直、锚孔成孔质量和成孔速度，预应力锚索采用3ⅹ7Φ5钢绞线，设计强度1320 MPa，锚索钻孔孔径130 mm，水平间距1.8 m( 2.0 m) ，竖向间距依计算大小不等，锚索呈梅花状交错布置。锚索孔注浆采用灰水比为1：0.45素水泥浆注入，注浆压力控制在1.5 ～ 2.5 MPa 之间，以保证注浆密实度，从而使锚固力达到要求。

2.5挂网喷射混凝土

钢筋网采用Φ6.5×200 mm 双向钢筋网，Φ6.5mm 盘圆较直后在施工面直接编制，并与植钉绑扎，喷射用混凝土水泥强度采用P.O32.5 复合硅酸盐水泥; 碎石粒径不大于15 mm，宜采用连续粒级、含泥量不大于1%。砂子的细度模数应大于2. 5，含泥量不大于3%，水泥与砂石的质量比控制在1：4 ～ 1：5，水灰比0.4 ～ 0.5，砂率为45% ～ 60%，水泥用量不小于400 kg /m3，砼坍落度为80 ～ 130 mm，喷射混凝土厚度100 mm，泄水孔采用D100PVC 管，2.0m ×2.0 m 网格状布置，倾角5°，后设反滤层。

3．在组合支护方式中的应用

在实际工程施工过程中，经常采用组合支护方式，即人工挖孔桩、劲性桩、管式锚杆、预应力锚索联合使用。基本方法是将土层沿岩面分为上下两部分，上部分为杂填土、碎石，采用人工挖孔桩加锚杆支护方式，人工挖孔桩挖至岩层顶面，在此基础上采用爆破技术，再将其下挖1 ～ 2 m，使其嵌入下部岩石层，锚杆在人工挖孔桩桩间打取，外部用槽钢做腰梁进行连接，贴在人工挖孔桩外侧，张拉受力，锁住桩体，桩锚组合支护上部土层。下部分为岩石层，采用劲性桩加锚索支护方式，钢管桩施工待基坑开挖至见岩标高，在人工挖孔桩内侧，用冲击钻钻孔，注浆，使其桩顶标高比人工挖孔桩桩底标高高出1 m，两者靠重叠部分衔接受力，预应力锚索在劲性桩之间打取，外部用槽钢做腰梁进行连接，贴在劲性桩外侧，张拉受力，锁住桩体，桩锚组合支护下部岩石层。在施工过程中，劲性桩施工有时由于基坑排土下挖，无法与人工挖孔桩以整体岩石的方式牢固相接，它们之间存在平均500 mm 厚度的间隙，对此，需要采用支模、打钢筋混凝土面板墙的技术，使劲性桩和与人工挖孔桩衔接为一个整体。在钢管桩外壁支模板，模板高度为钢管桩桩顶标高下500 mm，内部编制h8 mm、间距200 mm × 200 mm 钢筋网，在锚索施工部位用直径200 mm 的PVC 管做成的预埋件进行预埋，最后浇注C25 混凝土。在浇注过程中分两次浇注，间隔时间为6 h，防止压力过大，混凝土胀裂模板，最后形成600 mm 厚度的钢筋混凝土面板墙，作为劲性桩和人工挖孔桩的加固衔接( 直观衔接方式见图1) 。

图1 劲性桩和人工挖孔桩的加固衔接示意图

这种组合支护方式从根本上解决了大连地区土层复杂、难以施工的问题，也节省了工程造价。

4．施工效果的检验

从基坑开挖至地下室土方回填前，对基坑侧壁的水平位移和竖向沉降进行跟踪观测。基坑开挖后按规范布置监测点，在冠梁顶部每隔20 m 设置一个标尺监测点，用经纬仪每隔3 ～ 4 天监测一次，雨季加大观测频率，及时记录位移变化，每天的变化不得超过2 mm，顶部水平位移累积量不得大于30 mm。经过严密监测，本基坑水平位移量每天的变化均在2 mm 范围内，水平位移累积量为10 mm，小于30mm 规范要求，竖向沉降基本为零，未出现裂缝等不良现象，基坑支护加固效果良好。

5．结论

组合支护方式成功解决了地层复杂、难以确定支护方案的难题，破除了单一支护方式的局限性，并且节省了机械挖孔的造价，这种人工挖孔桩与劲性桩相结合、管式锚杆与锚索相结合、挂网喷射混凝土的联合支护方式，以其成熟的施工技术、经济可靠的施工方法，在基坑支护设计及施工中得到了广泛的应用。