摘要：桩锚支护结构体系是一种超静定结构，稳定性好，安全性高，它把排桩施工技术与预应力锚杆(索)施工技术结合起来，运用锚杆(索)和土体间的摩阻力以及排桩嵌固段约束力共同抵抗桩后土压力，维护结构的稳定，是现阶段较为成熟、应用广泛的深基坑支护手段，属于主动支护结构。桩锚支护的工作机理非常复杂，在基坑开挖过程中，支护结构和土体相互作用，支护结构不断调整自身的受力与变形。对于此方面的研究，许多学者已经进行了分析。本文主要对旋喷锚索与灌注桩支护结构工程在超高层建筑深基坑中的应用进行了研究，以供相关人员的参考。
关键词：深基坑；高压旋喷锚索；灌注桩；桩锚支护
1、旋喷锚索的加固机理及特点
在软土基坑支护中，支护结构一般要配合锚索或支撑结构共同工作，在内支撑结构难以实现的时候，一般性锚索又不能提供有效的锚固力，这时，旋喷锚索发挥了积极的作用。旋喷锚索是将受拉锚索利用高压喷射的水泥浆体固定于土体中，锚固体直径可以扩大到设计要求，入土端部以锚板固定，另一端锚固于冠梁或腰梁上，以承受土压力、水压力，从而充分利用软弱土体的内在抗力达到支护结构的稳定的改款锚索。其加固与支护具有如下特点:
1)可以根据旋喷压力的大小以及喷射工艺，可以改变旋喷锚索的直径或扩大头直径，从而改变锚索设计承载力。2)施工机械及设备的作业空间较小，在软弱土层中行走方便，适用条件强。3)施工的噪声小，无震动，降低施工噪声。4)旋喷锚索成孔直径可达到500mm以上，与周围土体接触面和摩阻力较大，抗拔承载力也更大。5)旋喷锚索还可以施加预应力，以控制地面位移和支护结构的变形。6)锚索的设计承载力可由抗拔试验来获得，根据实验结果可以实时调整设计值，基坑更加安全可靠。
2、工程实例应用
2.1、工程概况
本工程位于西安高新区，由1个200m超高层和3个150m超高层组成，项目包含公寓、车库、商业、酒店及各类公配建等全业态，总建筑面积27.98万㎡，是西安高新区核心商圈的地标建筑。建筑基坑开挖深度约15.40m。基坑周边环境复杂，周边市政管线众多、超高层建筑较多，基坑支护可利用空间有限，基坑变形控制要求严格。基坑采用了上部放一级坡，下部采用桩锚支护结构形式，止水帷幕加管井降水地下水控制方案，预应力锚索采用高压旋喷法施工工艺。
2.2、场地地质情况简述
（1）地层结构
据野外勘探，场地地层主要为人工填土、第四纪全新世冲积黄土状土，晚更新世残积古土壤、冲积粉质粘土，第四纪中更新世湖积粉质粘土组成。按层序自上而下分述见表。
表1 地层结构及岩性描述
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（2）地下水情况
场地地下水属于潜水类型。勘察期间属低水位期，由钻孔中所测得的稳定水位埋深为16.00～19.00m，相应标高为386.69～388.78m，其水位动态变化主要受控大气降水和地面蒸发、人工降水等。
2.3、基坑设计方案
基坑支护上部3m采用自然放坡成品网喷面（放坡比例1：0.5）；下部12.4m采用桩锚支护体系进行支护。（1）上部3m采用1：0.5放坡，设置两排1准14L1000@2000土钉，上下间距1000mm，采用挂成品网喷面，面层厚度100mm。（2）支护桩采用钻孔灌注桩支护，直径800mm，桩中间距1500mm，桩身混凝土强度为C30，桩长20.5.0m；上部支护桩采用冠梁连接，冠梁高0.8m，宽度0.8m。（3）腰梁采用2根22a工字钢，安装时应采用长280mm、宽 205mm、厚10mm的长方形钢板双面焊接，同时应采取措施确保腰梁与排桩紧密结。
地下水控制方案：依据支护设计，为方便基坑开挖本方案采用管井降水。基坑周边布设回灌井，坑内布设疏干井，坡顶设挡水墙，坡面设置泄水管，坡低设置排水沟。
2.4、旋喷锚索施工要点
根据工程实际情况，在施工过程中，应注意以下几点:
1)钢绞线制作，按照设计采用2根或多根钢绞线，事先在场地按设计长度加工好，预留1m作为张拉长度，钢绞线每隔1.5m设置一定位器，将注浆管安置于定位器上，便于与钢绞线一起送入土层。在锚索末端设置锚板，作为张拉锚固用，以提高承载力。2)钻孔，旋喷跟进，喷浆一般采用P.O42.5级水泥，水灰比为0.65～0.7，根据设计要求掺入水泥量，一般为25%～30%，直径400～500旋喷锚索旋喷压力一般应控制在15MPa～20MPa，扩大头的旋喷搅拌的进退次数应增加1次～2次，以保证扩大头的直径、水泥土强度以及水泥土的均匀性。3)旋喷锚索施工完毕，应待水泥土养护7d～10d后方可施加张拉力锁定，夏天时间适当减小。根据预应力大小，可以选择适当大小的千斤顶进行张拉，一般采用高压油泵和100t穿心千斤顶进行张拉锁定。正式张拉按照试验要求分级张拉，切忌一次张拉到底，每级张拉荷载要保持5min～10min，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。若达不到要求，应在旁边补加锚索。4)整个旋喷锚索施工过程与土方开挖相匹配，遵循自上而下、分层施工的原则，切忌一挖到底，每层土方应开挖到锚索下500mm为宜，分段施工以30m～50m为宜。开挖下一层土方时，上层锚索要张拉锁定并确定已经达到设计要求。5)锚头锁定时，要按照设计要求对桩间土进行处理，对腰梁与桩间空隙应以混凝土浇捣灌实。锚固台座要符合张拉角度和张拉力的要求，不得以平面钢板代替。旋喷锚索实际压力达到20MPa，在旋喷过程中，自由段水泥量较少，在锚固段和端部扩大头水泥用量明显增加，甚至达到80kg/m。抗拉实验结果表明，旋喷锚索提供的实际锚力可以达到230kN，实际监测位移也非常小。
总之，通过介绍旋喷锚索加固软基机理及特点，并通过工程实例验证其可靠性，得出以下结论:1)旋喷锚索一般是配合排桩进行工作。旋喷锚索的价值主要体现在通过扩大锚索计算直径，将锚固力均匀提供给软弱土层，提高了抗拔锚力而不破坏土层的做法，同时，旋喷体对主动土进行了局部加固，可有效控制位移、提高土体的稳定性。2)旋喷锚索固体直径大、承载力高，力学性能优于普通锚索，能够在软弱土层中应用。3)加大水泥土的用量，增强水泥土在基坑中的作用，是处理软基的基坑支护方案中非常重要的安全储备要素。4)整个旋喷锚索施工过程与土方开挖相匹配，遵循自上而下、分层施工的原则，切忌一挖到底，开挖下一层土方时，上层锚索要张拉锁定并确定已经达到设计要求。
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论文作者:赵虎,贺卜,钟纪飞
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：基坑论文; 结构论文; 锚固论文; 直径论文; 土层论文; 承载力论文; 土方论文; 《基层建设》2020年第1期论文;