20米深基坑桩锚支护体系施工技术

20米深基坑桩锚支护体系施工技术

摘要通过对厦成高速公路（厦门段）A7标东孚隧道明挖段深基坑桩锚支护体系开挖与支护的施工工艺控制，总结了深基坑施工中的要领及一些注意事项，供以后深基坑施工提供参考。

关键词深基坑；锚索；开挖；施工工艺

1 概况

1.1 工程概况：

东孚隧道是厦门（海沧）至漳州（天宝）高速公路的起点段工程，该隧道主要位于厦门市海沧区境内，下穿东孚火车编组站39股道及东孚工业区，其中LY（Z）K15+315～LY（Z）K15+395段（见图1）为明挖段，基坑底部开挖宽度约55m左右，深度达20m，基坑四周采用钻孔桩结合锚索、旋喷桩进行支护；钻孔桩直径1.0m，水下C30混凝土灌注，桩间距1.2m，桩顶设置1m ×0.8m冠梁，桩间设φ600mm高压旋喷桩止水，基坑竖向设置四道锚索，锚索设置在钢腰梁上，与围护桩形成共同作用；基坑安全等级为一级，周边建筑物、道路、地下管线必须保证其安全。

1.2 岩层地质概况

根据地质钻探资料，该地层主要由填筑粉质粘土、冲洪积成因中粗砂、冲洪积成因粘土和粉质粘土、残积成因残积粘性土以及全~砂土状强风化凝灰岩组成。

第①层，填筑粉质粘土：厚度约0.90～12.60m，该层遇水易坍塌破坏，工程地质性质差；

第②层，粉质粘土、粘土：厚度约0.60～3.50m，该层工程地质性质差；

第③层，中粗砂：厚度约0.60～5.50m，该层工程地质性质差，对隧道边坡和洞身围岩稳定的影响很大，其自稳能力很差；

第④层，残积粘性土：厚度约2.40～8.80m，该层工程地质性质相对仍较差，作为地基持力层，其承载能力能满足设计要求；

第⑤层，全风化凝灰岩：该层为基岩全风化层，厚度约1.90～13.10m，主要作为地基持力层，其承载能力能满足设计要求；

第⑥层，砂土状强风化凝灰岩：该层为基岩风化层，主要作为地基持力层，其承载能力能满足设计要求。

1.3 水文地质概况

根据钻孔水文地质观测，该地层地下水发育，其类型为松散沉积物孔隙水、风化带裂隙水，补给来源主要为大气降水，地下水位为2.4~5.7m。

图1 明挖段工程示意图

2 基坑稳定性分析

根据地质勘测资料显示，该段明挖基坑开挖，主要位于第③层：中粗砂和第④层：残积成因的粘性土；这些土层自稳能力很差，加上地下水位又较高且水量丰富，在地下水的浸泡下很容易产生液化现象，对基坑开挖和支护稳定造成很大的影响，作为地基持力层，会影响到其承载能力是否满足设计要求；

基坑开挖时，由于应力的释放，开挖层与基坑顶的高差必定会形成的侧压力和水平推力，围护结构及土体极易受到这两种力的影响产生水平位移，对周围的建筑物及管线保护造成不利，因此开挖前需对基坑进行整体稳定性验算，主要验算基坑开挖后支护体系的抗倾覆稳定性验算和坑底地基土抗隆起的稳定性。

2.1 基坑抗倾覆稳定性验算

图2 整体稳定验算简图

:

p, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力

决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

M a——主动土压力对桩底的弯矩;

锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

s

2.2 坑底地基土抗隆起验算

图3 抗隆起验算简图

Prandtl(普朗德尔)公式(K s≥1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB

D

(H

s = 2.097 >=1.1,

经验算，支护体系的抗倾覆稳定性验算和坑底地基土抗隆起的稳定性均满足一级基坑要求。

3 深基坑开挖施工总体方案

由于该段是深基坑开挖，基坑土层主要是砂类土和残积粘性土，在没有受到水的浸泡时该土层强度会较高，当在雨水或地下水浸湿后强度便急剧降低，因此为了确保施工安全，基坑内要采取降水措施，通过降水及时降低基坑开挖范围内土层的地下水，满足基坑无水开挖的施工要求，要尽量减少深基坑开挖暴露时间，需要科学、合理、统筹安排开挖顺序。

开挖总流程为：施工前准备、降水、排水设施→第一层土开挖、锚索制安、喷浆→第二层土方开挖、锚索制安、喷浆→第三层土方开挖、锚索制安、喷浆→第四层土开挖、锚索制安、喷浆→开挖至基坑底标高喷浆，基坑积排水设施、封底垫层施工。

4 施工工艺措施

4.1 基坑降、排水措施：

基坑开挖前采用大口径井点降水至最终基坑面1m以下，为了防止地表水流入基坑,在靠围护桩外侧设置截水沟,每隔20m左右设一集水井。

4.2 基坑挖土

基坑在右侧设一6m宽的出土便道（见图1），便道坡道按15%设置，由于开挖基坑达20m深，便道总长约100米，因受两侧场地限制，靠近基坑50米长的便道需设置围护桩结合锚索加固支护，由于基坑土层为原站场填土、淤泥和粘性土，运土机械无法直接在此种土层的坡道运行，所以每一层开挖完均要在坡道上铺设30cm厚碎石层或大面积钢板，确保运土车通道能够正常通行。为确保基坑安全，必须控制每层开挖深度和暴露时间，开挖20m深共分为5个层，每层开挖垂直深度暂定为4.0米，现场具体开挖深度以每道锚索位置为准，以便于锚索的施工安装；每层开挖完成后立即进行网喷混凝土支护，再进行锚索支护。

4.3 预应力锚索施工（

间距4.0m，长度12~32m

腰梁、支座、垫板关系图见图5

及锚索与围护桩连接大样见图6

图5

图5 锚索构造及锚索与钻孔桩连接大样图

4.3.1 锚索钻孔

根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等选择采用潜孔冲击式钻机，孔位误差不得超过±50mm，钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值；为确保锚孔直径和深度，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径、实际钻孔深度大于设计深度0.5m以上；钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭。

4.3.2 锚索制作及安装

钢绞线采用高强度低松弛无粘结预应力钢绞线，安装前要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉、排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出；钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0～1.5m设置一架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。

4.3.3 注浆

采用排气注浆，注浆管插至孔底，砂浆由孔底注入，空气由锚索孔排出；锚索灌浆材料采用强度不低于25MPa的水泥浆，注浆材料宜采用水灰比为0.4～0.45的纯水泥浆，注浆压力宜为0.5～1.5MPa;二次高压注浆宜使用水灰比为0.45～0.50的纯水泥浆,注浆压力宜为 2.0～

3.0MPa；注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。

4.3.4 锚索钢腰梁制作安装

桩-锚体系防护是以钢围囹作为锚索梁，钢垫垫板置在钢围囹腰梁上，方向与锚孔方向一致，垫板与腰梁间要紧密贴紧，尺寸厚度要满足要求，钢围囹腰梁采用2根32c型组合工字钢焊接而成，与锚索的倾斜角度一致。