浅析加筋水泥土桩锚支护技术在深基坑支护中的应用

林思铖

厦门沧海勘察设计有限公司（361007）

浅析加筋水泥土桩锚支护技术在深基坑支护中的应用

林思铖

厦门沧海勘察设计有限公司（361007）

随着社会发展和城市建筑用地的紧张，为充分利用地下空间，基坑工程随之向更深更大发展的趋势越来越明显，加之近年来基坑安全事故频发，因此基坑支护安全性越来越受到重视[1]。笔者某基坑支护工程实例，阐述了加筋水泥土桩+锚杆支护在实际工程中的应用，总结了基坑支护施工过程应如何信息化施工，希望能给同行参考借鉴。

水泥土桩；锚杆；基坑；监测

水泥土桩挡墙既解决了基坑四周土体的自立性，又能形成隔水帷幕。加筋水泥土桩+锚杆支护延伸了基坑支护深度,增强了基坑的稳定性和可靠性，应用于深基坑工程，其优越性得到充分发挥，不仅施工周期短，且保证了基坑及周边环境的安全。

1 工程实例

1.1 工程概况

某深基坑工程位于福建某市道路交叉口，占地面积约1.2万m2，由2栋31层主楼、3层裙楼及1层连体地下室组成，平面近似长方形，框架剪力墙结构，钻孔灌注桩和预应力管桩基础。场地较平坦，基坑深6.3m，北侧约6m处为5层建筑（浅基础），西北角约5.7m处为8层建筑（桩基础），西侧约3m处有2m高围墙，围墙外为空地，南侧约10m处为槐荫大道，东侧约10m处为北京路，距基坑东、南侧2～6m埋有通信光缆[2]。

1.2 地质条件

该拟建场地为地势平坦，与基坑有关的地层分别为：①杂填土（Qml）：含软塑状黏土，夹砖渣碎石块、植物根及生活垃圾，湿，松散～稍密，局部地段底部为软塑黏性土，厚2.0～4.3m；②黏土（Q4al+pl）：软～可塑,偶含矿物团块及锰铁质结核,厚1.9～6.5m；③粉质黏土（Q4al+pl）：可塑～硬塑，含矿物团块及锰铁质结核，厚1.3～7.0m；④中细砂（Q4al+pl）：饱和，稍密，偶夹少量粉砂及粉土，含云母，砂粒矿物主要成分为石英、长石，厚1.0～4.7m。土层参数见表1。

该场地地下水主要为砂层中微承压水及上部填土中的孔隙潜水，其水量和水位受地表水及大气降水影响，含水量较大，勘察钻孔中该层稳定潜水水位约为1.2m，黏土和粉质黏土层为相对隔水层，砂层含微承压水，稳定水位8.0～9.0m。

表1 各土层参数设计值

1.3 支护方案设计

根据该基坑地质情况及周围环境状况，基坑北侧和西北角采用“坑顶放坡+水泥土桩（插钢管）+锚杆”支护形式；西侧采用“放坡+水泥土桩+锚杆”支护形式；东侧和南侧采用“放坡（坡脚插槽钢）+锚杆”支护形式。坑底粉质黏土层是下部砂层中微承压水的天然隔水层，基坑开挖过程中的上层滞水采用集水沟疏导。

1）土压力计算：采用朗肯理论公式分层计算，采用水土合算的总应力法计算主、被动土压力。2）稳定性验算：采用经典的瑞典圆弧法，通过下式进行复合支护稳定性验算。

式中：K为整体稳定安全系数；Ks、Ka、Kc、Kp分别为土、锚杆、水泥土和微型桩产生的抗滑力矩与土体下滑力矩比；ci、ji、li分别为第i个土条在滑弧面上的黏聚力（kPa）、内摩擦角（°）和弧长（m）；Wi为第i个土条重量，包括土体自重、作用在第i个土条上的地面加地下荷载（kN/m）；qi为第i个土条在滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角（°）；sax，j、spx，j为第j层锚杆和微型桩的水平间距（m）；Nu，j为第j层锚杆在稳定区（即滑弧外）的极限抗力（kN）；aj为第j层锚杆的倾角（°）；qj为第j层锚杆与滑弧面相交处，滑弧切线与水平面的夹角（°）；jj为第j层锚杆与滑弧面相交处土的内摩擦角（°）；fvc、fvp为水泥土和微型桩的抗剪强度设计值（kPa）；Ac、Ap为单位计算长度内水泥土桩和单根微型桩的截面积（m2）；ga、gc、gp为锚杆、水泥土桩和微型桩产生的抗滑力矩复合作用时的组合系数。一般情况，ga=0.4～0.6，gc=0.5～0.8，gp=0.1～0.5，锚杆、水泥土和微型桩与土体刚度比越大，取值越低。采用有限元计算出各剖面最小稳定系数，见表2。

表2 稳定性计算结果

1.4 信息化施工

1）施工流程。施工准备→测量放线→水泥土桩施工→监测点布置与监测→四周排水沟及硬化路面施工→水泥土桩养护期满→第1层土方开挖→第1层喷混凝土施工→微型钢管桩和压顶板施工→第2层土方开挖和锚杆施工→第3层土方开挖和锚杆施工→保留0.3m厚土保护层，进行承台开挖施工→清底至设计基坑深度→施工完毕。

2）桩顶放坡卸载。根据基坑周边环境，合理利用周边可用空间,从地面往下0～2.0m按1∶1放坡卸载,并在水泥土桩顶设置宽0.9m钢筋混凝土压顶板平台。

3）水泥土桩挡墙。沿基坑边设计2～3排f500水泥土桩，有效桩长8m，全程复搅,纵横向桩距400mm，采用PSA32.5水泥，喷灰量55±5 kg/m。

4）微型钢管桩。微型钢管桩规格为f127、d4.5@800，L=8m，基坑开挖到-2.3m后在水泥土桩间采用勘察钻机成孔f150,然后清孔直到返出清水，将加工好的f127钢管放入孔中,将注浆管插到孔底,采用PO42.5R的水泥浆灌注,水灰比0.4～0.5，注浆压力0.4～0.6mPa。

5）土方开挖。土方开挖至2m深时，发现杂填土层与下部黏土层间有1层厚0.5～1.0m的砂层（该层勘察报告中未提及）,通过走访附近居民，场地原由一池塘填成，上层滞水比预想的丰富。为此将锚杆成孔工艺由洛阳铲改为钻机成孔，为防止锚孔坍塌，成孔后立即安装锚杆并及时注浆，短锚杆（不大于6m）改为花管（由气锤打入并注浆）。在基坑东侧和南侧支护段，下部黏性土在干燥环境下的稳定性较好,但在受上部渗水的侵蚀后强度急剧下降，稳定性极差,为克服砂层渗水对其下部坡面的影响，采用速凝的喷射混凝土对砂层部位进行封堵，并设置排水管进行疏导，此外在土方挖至4.5m深时，打入超前槽钢，并将其与第三排锚杆头焊接牢固，下部土方开挖后及时对坡面进行挂网喷混凝土封闭，将水对下部土层的侵蚀降至最低，充分利用土体自身强度自稳。

6）施工监测。本工程为长方形深基坑，基坑监测点取四边及北侧建筑，并在施工过程中做好施工监测。基坑开挖过程中，结合揭露地层和变形监测情况，及时调整支护施工方案，基坑自开挖到回填至±0.00历时近8个月,基坑北侧建筑未出现不均匀沉降，基坑东侧和南侧仅在距坑边3～5m的人行道上出现了15～30mm裂缝，未影响通信光缆的正常使用。

2 结语

该项目施工中根据实际情况及时调整局部支护方案和施工工艺，不仅保证了基坑安全，且取得了良好的经济效益和社会效益。基坑工程应采用动态设计、信息化施工，及时优化施工工艺，出现异常情况应马上分析原因并采取有效的处理措施，确保工程安全。笔者认为深基坑支护工程必须根据每一工程项目的具体情况做出切实可行的施工设计，施工时要针对目前施工人员民工较多、技术素质较低的实际情况，加强技术指导，严格按设计施工，同时制订应急预案，发生突发情况时及时处理，保证支护工程的顺利完成。

[1]王瑞秋.深基坑支护的施工实践[J].科教文汇(上旬刊).2011 (08).

[2]申小金.双排桩支护结构在深基坑中的应用[J].科学之友. 2011(23).

[3]仝德丰.某高层商住楼基坑支护工程设计综合研究[J].广东土木与建筑.2011(09).