摘要：鉆孔灌注樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)在軟土地區(qū)的大型深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)很少應(yīng)用，本文通過一個工程實例，比較系統(tǒng)地論述了該技術(shù)設(shè)計、施工之要點以及實施過程應(yīng)當(dāng)注意的問題，對類似工程具有較重要的參考意義。
隨著城市建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，一大批高層建筑、大型公用建筑及城市地下交通設(shè)施的建設(shè)都涉及到關(guān)健的基坑工程技術(shù)。在浙江沿海地區(qū)，由于軟土層的廣泛分布，對地下空間的利用和保護(hù)周邊環(huán)境之間的矛盾問題正日益突出。一般情況下，若環(huán)境條件復(fù)雜，開挖深度在5.0米以上深基坑圍護(hù)，常常采用大直徑鋼筋混凝土灌注樁及若干道內(nèi)支撐作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。由于大直徑鉆孔灌注樁與鋼筋砼組合支撐兼具剛度大、強度高、抵抗變形能力強的優(yōu)點，因此一直是廣大工程技術(shù)人員首選的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。但是，這類圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時也具有造價高、工期長、土方開挖與基礎(chǔ)施工不方便不足之處。在紹興金時代廣場深基坑工程中，因其具備軟土地區(qū)難得的工程地質(zhì)條件相對較好的特點，故通過方案論證和比較，大膽采用了鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力土層錨桿的形式作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，取得了較好的效果。
1工程概況
金時代廣場位于紹興老城區(qū)解放南路與環(huán)城西路交叉口之西北隅，東南兩面鄰近市區(qū)主交通道路，地下管線密布，其埋深約在2.0米以上。其余兩側(cè)緊鄰廢棄廠房，且尚未拆除，施工期間擬作為臨時辦公、生活用房使用，在西北角有一鍋爐房還在正常使用。該項目總建筑面積約60000m2，設(shè)二層地下室，基中地下室建筑面積約為34000m2。該工程±0.00相當(dāng)于黃海高程7.00m，場地南西兩側(cè)地面平均高程約為7.0m，室內(nèi)外高差為0.0m，場地東、北兩側(cè)地面平均高程約為6.0m（室內(nèi)外高差為1.0m），地下室底板標(biāo)高為-5.45m、-8.45m、-9.95m，基坑實際開挖深度為6.6~10.3m
2工程地質(zhì)條件
根據(jù)《紹興時代廣場巖土工程勘察報告（詳勘）》，基坑開挖影響范圍內(nèi)土層分布如下：
2.1雜填土：灰、雜色，局部灰黑色，松散～稍密狀，上部由大量碎石、塊石、混凝土及亞砂土組成，下部以粘性土為主，含少量碎石、碎磚塊和植物腐爛物。該層全場分布，厚度1.0～4.2m。
2.2粉質(zhì)粘土：灰黃色，可塑狀，中偏高壓縮性，成分以粉、粘粒為主，含鐵錳結(jié)核，無搖震反應(yīng)，干強度、韌性中等，切面稍有光滑。厚度0.5～0.7m。
2.3層粉質(zhì)粘土：灰色，軟塑狀，高壓縮性，成分以粉、粘粒為主，局部粉粒含量較高，呈粘質(zhì)粉土，含有機質(zhì)和少量泥炭；無搖震反應(yīng)，干強度、韌性中等，切面稍有光滑。厚度0.4～2.4m。
2.4層粘質(zhì)粉土：灰色，稍密狀，飽和，中壓縮性，成分以粉粒為主，微層理發(fā)育，可見少量云母碎片。搖震反應(yīng)迅速，該層全場分布，厚度2m。
2.5層淤泥：灰色，流塑狀，濕度飽和，高壓縮性，含少量有機質(zhì)，局部可見少量未炭化的植物。該層全場分布，層厚1.4～7.9m。
2.6粘土：青灰～棕黃色，硬塑狀，局部堅硬狀，飽和，中壓縮性，含少量鐵錳結(jié)核，無搖震反應(yīng)，干強度、韌性高，切面光滑。該層全場分布，層厚1.2～8.1m。
2.7粉質(zhì)粘土：棕黃色，可塑狀，飽和，中壓縮性，含鐵錳結(jié)核，略具薄層理。無搖震反應(yīng)，干強度、韌性中等，切面稍有光滑。該層全場分布，層厚2.0～8.2m。
2.8粘質(zhì)粉土：青灰～棕黃色，稍密狀，很濕，中壓縮性，微層理發(fā)育，搖震反應(yīng)迅速，干強度、韌性低，無光澤反應(yīng)。層厚5.0～8.8m。
2.9粉質(zhì)粘土：灰色，軟塑狀，局部流塑狀，中偏高壓縮性，成分以粉、粘粒為主，含少量未炭化的植物，無搖震反應(yīng)，干強度、韌性中等，切面稍有光滑。厚度0.5～4.9m。
2.10粘土：黃灰、棕黃夾灰黃、灰綠色等，硬塑狀，中壓縮性，成分以粘粒為主，含鐵錳結(jié)核，無搖震反應(yīng)，干強度、韌性高，切面光滑。厚度1.1～2.8m。
地下水為潛水類型，埋深在地表下0.3～1.3m。
3圍護(hù)方案的確定
根據(jù)地層分布情況分析，本場地地質(zhì)條件較好，物理力學(xué)性質(zhì)較差的淤泥層雖然全場分布，但厚度較薄，其它土層物理力學(xué)性質(zhì)均較好，其中，作為本地區(qū)理想樁基持力層的第一硬土層粘土、粉質(zhì)粘土層埋藏較淺，厚度較大，二層地下室基坑底部以下已未見淤泥土分布，因此，對該基坑的整體穩(wěn)定及變形控制比較有利。
此外，本工程還具有平面形狀不規(guī)則，局部為一層地下室，坑內(nèi)土方開挖標(biāo)高復(fù)雜多變的特征，為基坑圍護(hù)方案的選型帶來一定的困難。為此，根據(jù)本工程的上述特征，在安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便的原則下，通過綜合分析比較和精心計算，對二層地下室基坑采用鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨桿圍護(hù)體系。主要做法為地面以下2.5m按1：0.4坡度放坡，在地面以下1.4m處設(shè)1道φ48鋼管＠1000長度為8米的土釘，傾角為10°；圍護(hù)樁采用φ800＠1000鉆孔灌注樁，灌注樁嵌固深度為9m，樁頂設(shè)900×500的壓頂梁。在地面以下3.2m、5.7m、8.2m分別設(shè)長度為20m的φ110~130＠1000土層錨桿。
4圍護(hù)結(jié)構(gòu)特征及設(shè)計要點
這是一種鉆孔灌注樁（排樁）圍護(hù)結(jié)構(gòu)與土層錨桿相結(jié)合的復(fù)合圍護(hù)體系，受力情況十分復(fù)雜，主動土壓力主要依靠土層錨桿提供的拉力來保持平衡。因此為確保土層錨桿的質(zhì)量及其體系的可靠性，設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)，并根據(jù)分區(qū)分段的具體情況，分別對上、中、下三道錨桿的有關(guān)設(shè)計參數(shù)具體如下：
由于該圍護(hù)體系成功的關(guān)健在于預(yù)應(yīng)力錨桿的可靠性控制。故設(shè)計要求土層錨桿采用鉆機成孔，孔徑為φ110~φ130。錨桿材料采用高強度Φ28HRB400鋼筋，錨頭采用M28螺帽鎖定。錨桿自由段外套Φ20的軟塑料管，兩端用細(xì)鐵絲扎牢，防止水泥漿滲入。為保證錨固體的質(zhì)量，要求采用二次注漿法，注漿管材料選用PVC塑料管。第一次采用常壓注漿，第二次注漿需待第一次注漿后的水泥膠結(jié)強度達(dá)到5.0MPa時進(jìn)行二次高壓注漿。水泥采用普硅32.5水泥，水灰比0.4~0.5。錨桿注漿達(dá)到M15后方可張拉鎖定。
5圍護(hù)結(jié)構(gòu)及施工要求
本圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工主要包括以下幾個方面：鉆孔灌注樁、土釘墻、土層錨桿（預(yù)應(yīng)力錨桿）、鋼筋混凝土壓頂梁及型鋼圍檁等，其中鉆孔灌注樁，土釘墻及鋼筋砼壓頂梁的施工應(yīng)屬于較常規(guī)項目，不再贅述。對土層錨桿（預(yù)應(yīng)力土層錨桿）應(yīng)控制好以下工序的質(zhì)量：
5.1成孔
土層錨桿及預(yù)應(yīng)力土層錨桿深度大，孔徑大，孔位誤差為50毫米，角度允許偏差3%，孔深應(yīng)超過錨桿設(shè)計長度0.5~1.0米。采用地質(zhì)鉆機成孔。
5.2錨桿的制作和安裝
5.2.1根據(jù)設(shè)計施工圖，基坑預(yù)應(yīng)力錨桿分別由1Φ22和1Φ28鋼筋組成，制作時按設(shè)計長度切斷鋼筋原材，沿錨桿長度方向間隔1.5米設(shè)置托架，以保證在錨桿桿體放入孔內(nèi)時不緊貼孔壁，保證桿體有足夠的漿體保護(hù)層。
5.2.2向孔內(nèi)放入桿體前必須同時綁緊與桿體等長的注漿管，注漿管選用PVC塑料管，土層錨桿用一根注漿管、預(yù)應(yīng)力土層錨桿采用二根注漿管，另一根為第二次注漿的PVC塑料管，該管錨固段按50厘米間距打眼（距自由段界點3米開始），并用膠帶將眼口及底端開口封嚴(yán)，防止進(jìn)入泥土而堵塞管腔。桿體自由段采用塑料波紋管或塑料膠帶包裹，以便注漿時與漿液隔離，這樣在錨桿張拉時可將錨固力傳至錨固段承受，而避免自由段土體承受拉力。
5.2.3安裝錨桿桿體時，應(yīng)使桿體方向?qū)?zhǔn)孔位延伸方向，并基本保持相同傾角，緩慢向孔內(nèi)送入，當(dāng)桿體太重時，可使用輕型起重設(shè)備，以保證桿體的順利正常安裝，對于特殊地層中若采用套管護(hù)壁成孔時，在拔出套管前便將錨桿體由套管內(nèi)裝入，然后再拔出套管。
5.2.4錨桿頭部是構(gòu)筑物與拉桿的連結(jié)部分，為能夠牢固在將來自構(gòu)筑物地力進(jìn)行傳遞，一方面必須保證構(gòu)件本身材料有足夠強度，另一方面又必須將集中力分散開，因此，錨桿頭部必須按設(shè)計制作。采用鎖梁張拉鎖定的預(yù)應(yīng)力錨桿，臺座用鋼板做成，中心孔墊板與32槽鋼鎖梁必須與桿體正交，承受壓板采用20毫米厚鋼板（墊板尺寸、規(guī)格按設(shè)計要求）。
5.3注漿工藝
5.3.1采用水泥凈漿作為材料，水泥漿水灰比第一次注漿不大于0.45，預(yù)應(yīng)力二次注漿錨桿第二次注漿水灰比不大于0.5，水泥漿應(yīng)攪和均勻，隨拌隨用，要經(jīng)過紗網(wǎng)過濾，嚴(yán)防砂石、雜物混入。
5.3.2水泥漿的配制：向灰漿攪拌機內(nèi)加入適量的水，加入定量的水泥，攪拌時間不得小于2min。
5.3.3注漿前采用清水將孔內(nèi)形成的泥漿沖洗干凈，直到流出清水為止，然后進(jìn)行注漿，一次注漿時壓力不小于0.1MPa，一次注漿管僅在底端留有開口，注漿時漿液沖破封口膠帶，漿液自錨桿底端注入，將孔內(nèi)積水及空氣向外排出，當(dāng)孔口流出與漿液相同濃度的水泥漿時，停止注漿。
5.3.4二次注漿的預(yù)應(yīng)力錨桿在第二次注漿時，管路必須為高壓管，各接頭應(yīng)嚴(yán)密、牢固，外部管路與桿體注漿須有妥當(dāng)牢靠的連接，以保證注漿時的高壓條件，第二次注漿一般在第一次注漿后初凝24小時以上進(jìn)行，注漿壓力達(dá)到3.0MPa以上，局部地層注漿壓力達(dá)到2MPa左右。
5.4預(yù)應(yīng)力錨桿張拉鎖定
5.4.1灌漿后的預(yù)應(yīng)力錨桿養(yǎng)護(hù)10~12天，水泥漿的強度達(dá)到70~80%的最終強度，此時進(jìn)行錨桿的張拉鎖定。
5.4.2進(jìn)行張拉前首先安裝好槽鋼鎖梁，做好支座及千斤頂、油泵率定工作，張拉開始時，每級荷載按事先預(yù)計的張拉荷載分級加壓。
5.4.3錨桿張拉至1.0~1.1T時，保持10min（砂土）至15min（粘性土），觀察其變化趨于穩(wěn)定時，然后張拉至設(shè)計鎖定拉力值進(jìn)行鎖定。鎖定荷載應(yīng)保證鎖定后具有設(shè)計規(guī)定的預(yù)拉力。
5.4.4錨桿鎖定后若發(fā)現(xiàn)有明顯的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)進(jìn)行補償張拉。
6基坑開挖及變形監(jiān)測情況
該基坑的土方在2004年3月20日進(jìn)行開挖，由于地下室面積較大，土方開挖是根據(jù)分層分塊的原則進(jìn)行的，在第一層地下室的土方開挖結(jié)束以后，二層地下室部位的土方至少分成四塊進(jìn)行分段施工。截止4月1日，場地東側(cè)靠近解放路一側(cè)的地下室底板完成澆筑。全部地下室底板在5月底均已澆筑完畢。監(jiān)測資料反映，基坑土方開挖過程中，最大位移主要集中在地下3米深度位置內(nèi)，且絕大部分監(jiān)測點最大位移值均在設(shè)計規(guī)定的預(yù)警范圍之內(nèi)。在靠近環(huán)城南路和解放路的監(jiān)測孔，由于汽車動荷載的作用使土體累計水平位移及位移變化幅度波動較大，在局部區(qū)段由于淤泥質(zhì)土厚度較大或者由于長時間處于臨空狀態(tài)的影響，導(dǎo)致水平累計位移較大，如Cx7達(dá)到46.8mm，Cx8達(dá)到51.65mm。
7結(jié)束語
鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)在軟土地區(qū)的大型深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中鮮有應(yīng)用。本工程的實踐證明，該技術(shù)具有以下特點：
7.1受力體系合理，能充分利用土體結(jié)構(gòu)自身的強度；
7.2通過對土層錨桿施加預(yù)應(yīng)力以后予以鎖定，不但對錨桿的受力和強度做到心中有底，還可能有效地控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系變形；
7.3不需要進(jìn)行大規(guī)模的水平支撐系統(tǒng)，可以降低工程造價及節(jié)約土方開挖工期。
本工程的成功實施，今后類似的工程實踐應(yīng)具有一定的借鑒及推廣價值。但鑒于巖土工程本身具有的復(fù)雜性和差異性，且預(yù)應(yīng)力錨桿體系的失效較之內(nèi)支撐體系可能具有較大的危害性。因此，在選擇這類圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，應(yīng)持較慎重態(tài)度。
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