浅谈钢管桩和预应力锚索在建筑工程施工中的应用

中城建设有限责任公司，福建 福州 350000

1 工程概述及支护选型

银川丰登安置房C 区工程项目由5 栋18/-1 层住宅，即34#至36#楼、39#、40#楼；19 栋6 层住宅，即37#、38#、41#至50#、52#至54#、57#、60#至62#楼；4 栋2 层商网，即3#、4#、6#、8#商网；1 栋2 层会所二；1 个1 层地下车库二组成；共计30 个分项项目工程。

本工程项目工程地质和水文情况如下：

（1）素填土层Q4ml：黄褐～青灰色、稍湿，松散～稍密，以粉细砂为主，均匀性一般，分布连续，上部可见少量植物根系，为超过十年的老填土。场区普遍分布，厚度1.50～2.00m，平均1.55m。

（2）-1 层粉砂质黏土Q4al：黄褐色，以可塑状态为主。摇震无反应，稍有光泽，干强度中等-高，韧性中等-高，该层呈透镜体状态分布，厚度0.0～0.7m，平均0.7m，层底埋深3.3m，平均3.3m。

（3）粉细砂Q4al：层粉细砂Q4al，黄褐色～青灰色，中密-密实，湿-饱和状态，其矿物成分主要为长石、石英、云母片等。该层以细砂为主，粉砂主要分布在上部，密实度在水平方向上较均匀，在垂直方向上随深度的增加呈现增大的趋势。在勘探深度内为穿透，据区域资料该层土为巨厚层状。

场区地下水属孔隙潜水类型，实测稳定水位埋深-0.35～3.5m 之间，地下水位动态主要受气象水文音速影响，呈季节性变化。地下水补给周边沟渠侧向径流渗透补给为主，大气补给降水次之，其动态类型属黄河侧补蒸发-径流型。水位年变化幅度为0.5～1.0m。

拟建地库与部分位于地库区域内的单体建筑外墙间距仅为4m，主楼处于地库中间，考虑到工期及施工难度等综合影响，地库与主楼开挖高度相差3.8m，决定采用钢管桩加预应力锚索进行基坑支护。

2 钢管桩及预应力锚索施工方案

综合考虑本工程项目工程地质和水文地质条件，钢管桩加预应力锚索基坑支护等级定为一级。

钢管排桩选用焊接管，壁厚5mm。钢管桩焊接材料的型号和质量应符合设计要求。钢管桩所用焊条、焊丝和焊剂应存放在干燥处，焊前要求进行烘培，并按规定使用。为减少变形和内应力，管节对口焊接时应对称施焊。焊接完成后，对所有焊缝进行外观检查，焊缝金属应紧密，焊道应均匀，焊缝金属与母材的过渡应平顺，不得有裂缝，未熔合，未焊透，焊瘤和烧穿等缺陷。钢管桩桩径219mm。桩间距0.85mm，桩长6m，桩顶标高-4.00m。

设一排预应力锚索，分别为L12000（Lf=5.0m）@1700 预应力锚索，一排L7000（Lf=5.0m）@1700 锁定锚杆（见图1）。钻孔施工前，探明施工范围内地下管线的情况与具体位置，避免破坏地下管线，根据控制点和施工图精确测放锚索孔位及腰梁位置，钻孔时应进行试钻，随时调整钻机，保证孔位倾角准确。安装钻杆时，应从头开始，逐节往下安装，动力头安装前，应先拆下滑轮组，将钢丝绳穿绕好，钢丝绳应按说明书规定的要求配置，安装后，电源的频率与控制箱内频率转换开关的指针应相同，下锚杆时，锚索将注浆管顶置在锚体中部跟随锚索一起下入孔底。锚索采用的钢绞线必须进行表面除污、除锈［1］。自由段受力筋应进行表面除污、除锈后包裹塑料布。一次注浆管宜与锚索一起放入钻孔，注浆管内端据孔底宜为500～1000mm。二次高压注浆管的出浆孔和端头应密封，保证一次注浆时浆液不进入二次高压注浆管内。

一次注浆采用水泥砂浆，压力0.4～0.6MPa，待第一次注浆初凝后进行二次高压劈裂注浆，采用水泥浆，压力为2.5～5.0MPa，稳压两分钟。二次注浆时间可根据注浆工艺试验确定或一次注浆锚固体强度达到5MPa 后进行，当锚固体的强度大于20MPa，方可进行锚索张拉锁定作业。排桩桩间采用内挂Φ6.5@250 双向钢筋网，面层喷射100mm 厚C20 厚混凝土。锚索采用1×15.2 钢绞线（见图2）。

图1 钢管排桩支护立面图

图2 钢管排桩支护剖面图

钢管桩采用机械振动式打桩，其原理是将机械产生的垂直震动传给桩体，使桩周围的土体因震动产生结构变化，降低了强度或产生了液化，桩周围阻力减少，利于桩的贯入（见图2）。

钢管桩工艺流程；场地平整-钢管桩桩位放线-打桩及灌注-锚索施工-桩间挂网喷射砼。

锚索施工工艺流程：定位放样-钻机就位-接锚索-校正孔位-调整角度-钻孔至设计深度-清孔提钻孔-插入锚索-压力注浆-腰梁安装-焊锚具-张拉-锁定。

3 施工控制要点

3.1 钢管桩施工控制要点

（1）桩位置的定位放样必须准确。

（2）加强原材料，半成品的进场管理。

（3）桩机定位调平，保证桩机的平整度和桩机的垂直度。

（4）桩顶标高的控制及桩长度准确。

（5）钢管桩内填充13mm 碎石，注入1：1 水泥浆。

（6）钢管桩内留置距底部500mm 处，间距为1000mm 的10#排浆孔。

（7）土方开挖前，做好监测方案。

3.2 锚索施工控制要点

（1）钻孔定位位置准确，锚索采用锚索采用1Φ15.2钢绞线，锚杆钢筋采用HRB400 级钢筋，直径为Φ18，锚杆钻孔直径为130/120mm，水平面夹角为10°。

（2）严格按钻孔角度和孔深施工。

（3）锁定力为锚索设计承载力的70%后方可进行锁定，承载力达到100%后方可进行张拉。

（4）注浆材料采用1：1水泥浆，P.O42.5R水泥，水灰比为0.5，强度等级不低于M10，可加入适量早强剂，水泥浆拌合均匀，随拌随用，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，注浆压力不得低于2.0MPa。

（5）腰梁、垫块与钢管桩之间要求面接触，不允许点接触。

4 结语

综上所述，钢管桩加预应力锚索针对施工受限垂直开挖具有施工方便，投资小，安全稳定性强，对缩短工期，减少施工成本方面有很好的使用借鉴。