桩墙-锚杆支护结构与技术要点

桩墙-锚杆支护结构与技术要点

【摘要】桩墙一锚杆支护结构通常由桩或地下连续墙、腰梁、锚杆三部分组成受力体系。当采用地下连续墙时，锚杆可以直接锚固在地下连续墙的墙面上。采用护坡桩时，第一层锚杆也可以锚固在护坡桩的冠梁上。

【关键词】桩墙；锚杆支护；技术要点

桩墙一锚杆支护结构通常由桩或地下连续墙、腰梁、锚杆三部分组成受力体系。当采用地下连续墙时，锚杆可以直接锚固在地下连续墙的墙面上。采用护坡桩时，第一层锚杆也可以锚固在护坡桩的冠梁上。桩墙一锚杆支护方法施工便利，大大提高了工程的安全稳定。

1 桩墙一锚杆支护结构的特点

常用的护坡桩包括钻孔灌注桩、挖孔桩、沉管灌注桩、冲孔桩等，由于护坡桩主要是承受弯矩，为保证具有足够的受弯能力，桩径一般在600mm以上。通常采用的腰梁由两根槽钢或工字钢，用钢板焊接或格构钢梁，也可以用钢筋混凝土腰梁。腰梁应和桩或地下连续墙连接牢固，以传递剪力。腰梁尺寸按受弯构件进行设计。

锚杆锚固在稳定土层以获得足够的轴向抗拔力。锚杆主要包括成束的受拉钢绞线或钢筋、注浆水泥固结体和连接腰梁的锚头三个基本部分。钢绞线用专门的锚具连接，钢筋用对焊在钢筋端部的螺扣连接。一般可看作杆件进行计算和设计。受弯构件按弯矩设计断面尺寸和配筋，要比承受竖向荷载的桩所用的配筋量大的多。锚杆

为轴心受拉构件，从受力上沿锚杆长度分为自由段和锚固段，对锚杆承载力起作用的是锚固段。影响锚杆承载力大小的有三个控制条件：锚固段锚固体与周围土体的摩阻力；锚固体对钢筋或钢绞线的握裹力；钢筋或钢绞线的抗拉强度。

对于土层锚杆，握裹力一般大于钢筋或钢绞线与土之间的摩阻力，因此承载力主要由摩阻力和钢筋或钢绞线的强度控制，可由摩阻力条件确定了锚杆承载力后，再根据承载力设计钢筋或钢绞线的截面。根据受力的材料，腰梁按钢结构或混凝土结构有关设计规范设计。

2 桩墙一锚杆支护技术要点

2.1 提高锚杆承载力的方法

桩墙—锚杆支护技术的关键是锚杆，而锚杆的作用是提供足够的抗拔力。锚杆的种类很多，从拉杆材料上可分为钢绞线锚杆和钢筋锚杆。一般钢绞线锚杆用于较高抗拔承载力的情况，钢筋锚杆用于抗拔承载力相对较低的情况。从成孔钻进工艺上划分，国内一般常用螺旋钻杆钻进和可带套管跟进的旋转冲击钻进。在砂土、软土和有地下水的情况下，套管跟进成孔可防止钻孔塌孔、缩颈。从注浆方法上划分，可分为一次注浆、二次高压注浆、重复高压注浆等。

2.2 锚杆安全系数的取值

在实际工程应用中，锚杆承载力确定的标准有两套体系，一种是和结构设计接轨的国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》规定的方法，另一种是传统的安全系数表达方法，如中国工程建设标准

化协会推荐性标准《土层锚杆设计与施工规范》采用的方法。这两种方法对荷载和承载力的定义和量值不同，但安全效果是基本接近的，应注意实际应用中不可混用。

2.3 锚杆预加轴力的取值

桩墙—锚杆支护结构应采用预应力锚杆，锚杆预加轴力取值大小对支护结构水平位移有较明显的影响，预加轴力大时位移小，预加轴力小时位移大。按《建筑基坑支护技术规程》锚杆预加轴力宜为锚杆受拉承载力设计值的0.50～0.65倍，按《土层锚杆设计与施工规范》临时锚杆张拉控制应力不应超0.65倍的预应力筋抗拉强度标准值。

虽然加大锚杆预加轴力能减小支护结构水平位移，但并不是越大越好，应结合支护结构的预计位移来决定。因为预加轴力增加，会使在基坑开挖后的实际拉力增加，当超过设计的拉力时，其安全度会降低而造成不安全的因素。

2.4 锚杆长度的合理范围

据一些资料分析认为，锚杆长度不宜超出一个合理、经济的范围，设计的锚杆自由段不能太短，不能小于滑裂面内的长度，否则真正锚固在稳定土层的锚固段会减小，而达不到设计要求的锚固力。有些资料认为锚固段设计的过长，会使摩阻力不能沿锚固段长度的范围内同时发挥，因此增加锚杆长度不能明显提高锚杆的承载力，从经济合理角度上讲，一般认为锚固段长度不应超过10～15m。

2.5 护坡桩的合理配筋问题

护坡桩的受力计算简图可看作梁旋转90°后的受力简图，护坡桩直径与配筋由弯矩控制，为受弯构件。与主要由混凝土承受受压荷载的基础桩相比，桩截面受拉区由钢筋承受拉应力。因而护坡桩配筋量比承受受压荷载的基础桩配筋量要大的多，而且钢筋要通长到底。

2.6 桩顶以上的护坡问题

除有特殊要求外，一般工程应用上护坡桩顶应低于自然地面。一方面因接近地面处土压力不大，稍作放坡或砌筑砖墙等简单方法就能解决护坡问题，护坡桩顶降低可节省一些工程造价；另一方面地表以下常有主体结构的室内外管线接口和埋设室外管线，护坡桩太高将成为管线施工的障碍。从近期支护工程实例看，桩顶标高还有逐渐降低的趋势。但一般地表下土层常为填土，承载力不高，离散性大。因周边建筑物下水管线的渗漏产生的滞水也主要影响上层土，水的渗漏会使土的承载力降低。假如对这些问题未引起注意，遇到大雨可能造成桩顶以上边坡的坍塌，影响周边道路、地下管线或施工临建等。这方面也是有一些工程教训的。

2.7 桩墙嵌固深度

基坑支护嵌固深度应满足抗倾覆、抗踢脚破坏、抗隆起、滑弧整体稳定等条件，这些条件都与土的抗剪强度有关，传统设计方法一般按极限平衡法确定桩墙的嵌固深度，在此基础上再进行抗隆起、滑弧整体稳定等与嵌固深度有关的验算。在软土地区也有先按抗隆起要求计算嵌固深度，再验算其他条件能否满足。当达到各项

验算条件所规定的安全系数时，其嵌固深度值可作为设计嵌固深度。有时对这些验算条件考虑不周时，满足了一些条件，但不能满足另一些条件，尤其是凭已往经验照搬到不同的基坑条件的工程上，有时会潜在事故隐患。嵌固深度过短，有可能出现桩墙结构的踢脚、整体滑动、基坑隆起等形式的破坏，因此设计上应保证各种破坏形式的验算都能过关。

2.8 应考虑基坑开挖的各工况

桩墙—锚杆支护结构，锚杆施工是跟随土方交叉施工的，挖土到每层锚杆施工面后进行该层锚杆施工。土方开挖到每一层锚杆施工面时和基坑土方完成并施工地下室时拆除锚杆后时，都要保证支护结构的承载力、位移和稳定满足要求。最危险的工况不一定是基坑开挖到底时的工况。更应该防止锚杆尚未完成就向下继续挖土而造成超挖状态或提前拆除锚杆。

参考文献：

[1]宁仁岐.建筑施工技术.北京：高等教育出版社,2002.

[2]张厚先.建筑施工技术.北京：机械工业出版社,2004.