连江县公安局综合楼建筑面积20000m2，南侧无建筑物；西侧有一幢9层建筑物，距开挖基坑边缘约30m，暴露在开挖后基坑坑壁上的挡土桩侧高分别为7.0～10.0m、10.0～13.0m。挡土桩未锚固前，西侧和南侧距基坑边缘4.0m处均有不同开裂的裂隙，裂隙宽约为3.0～8.0mm，大雨、暴雨期间裂隙增宽至8～15mm之间。

 

　　1.1基坑工程地质条件

 

　　1.2作业场地条件

 

　　作业场地地面平坦，地面出露均为粉质粘土层，因施工面均为基坑壁上的挡土桩，故均属高空作业。施工期间为3～5月雨季，长时间降雨使基坑底面呈烂泥状。

 

　　2地面裂隙产生的机理分析

 

　　2.1地表裂隙产生原因

 

　　由于无排水明渠，致使地表水渗入挡土桩墙体边缘，施工期间正值雨季，坡体土壤均处饱水状态，造成：①粘性土层遇水膨胀；②水分在裂隙面及土粒表面形成润滑剂，内摩擦角减少；③薄膜水变厚，增加了自由水，使土颗粒间电子减弱，粘聚力c值急剧下降；④土体浸水后，孔隙水压力增加，土的重力也增加，下滑力增大；⑤由于挡土桩为短期支护，安全系数考虑偏小。鉴于以上原因，致使地表产生裂隙，特别在暴雨期间，对毗邻的楼房地基随时可能造成滑坡的危险。

 

 

　　3.1工艺原理

 

　　由于深基坑的开挖，使其基坑内外岩、土作用力重新分布，同时深基坑的开挖也造成挡土桩存在较大的临空面，使深基坑有倾向于临空面的滑移和倾覆的危险，给基坑内的基础施工造成极大的安全隐患。为根本解决上述问题，本次工艺的步骤是：先制做锚杆，再制做锚梁，并将锚梁的主筋与挡土桩的主筋连接起来，预埋钢管作为锚孔，锚梁制做完成后，再用制作好的锚杆与锚梁锚固，形成锚梁、锚杆及挡土桩组成的整体超静定结构。锚杆直接改变了滑体的应力状态和滑动稳定条件，使不稳定滑体处于较高围压的三向应力状态，使其岩、土强度和变形特性比单轴压力及低围压条件下大大增强，明显的改善了深基坑堑坡岩土的受力状态，从而提高了岩土整体的稳固性。

 

　　3.2施工工艺流程　

 

　　3.3锚杆设计

 

　　锚杆主要依据工程地质资料，国家现行规程规范、作业场地的施工条件进行设计。经计算，该工程需施工二排锚杆，共计62支，第一排锚杆距基坑地面3.50m，第二排锚杆距基坑地面6.50m。基坑西侧与紧邻西侧的南侧某段需设置二排锚杆，南侧的其它位置设置一排锚杆。施工时先进行试验，其实际锚固长度根据试验数据进行调整，并要逐根编号。锚杆的自由段应与土体分离，使非锚固段的锚杆能在孔内自由伸缩，待张拉后二次注浆。 
 

　　3.4锚杆、锚梁制作设计要求及抗拔试验

 

　　(1)锚杆钻孔定位、制安、注浆设计要求：①钻孔孔径150mm，倾角30°，孔中心偏差不得超过1/50，锚杆钻孔设计深度为进入粉质粘土层3m，设计深度暂定为30m，最终深度应根据锚杆试验桩试验值进行修正。②锚杆材料、制安、灌浆：钢铰线规格为ØS15.2mm(7Ø5mm)；灌浆为M25水泥砂浆，压力为0.3～0.5MPa；锚杆制安是将锚杆安置于钻孔中心，并在锚杆插入时不擦伤孔壁，在锚杆上设置定位器，间隔锚固段2000mm；非锚固段4000mm。锚固段与自由段分界位置设置止浆器，以防止水泥砂浆进入自由段，使锚固段水泥砂浆饱满结实。

 

　　(2)锚梁制安：主筋为8Ø20mm的Ⅱ级螺纹钢钢筋；箍筋为Ø8mm圆钢，间距100mm；凿开挡土桩后锚梁主筋与挡土桩主筋联结。

 

　　第一排、二排锚杆自由段长度分别为Lf=6m、4.5m。锚固段实际长度需经试验锚杆确定，锚固段长度La设计与施工值。锚杆的张拉锁定值。

 

　　4锚杆、锚梁施工操作程序

 

　　4.1锚杆场地布设

 

　　(1)钻孔作业面布设：沿挡土桩走向，在设备安装范围内铺设2000mm×200mm×200mm型号枕木，间距为1m，枕木上铺设钢轨，将钻机及灌浆平台架设在钢轨上，若钻孔位置较高，可搭设钢支架，搭设高度为满足钻孔和灌浆施工，组成可移动平台。

 

　　(2)灌浆作业面布设：灌浆设备及钻孔辅助设备均设置在地面上，并用锚钉进行锚固。

 

　　(3)锚梁作业面布设：由于基坑高度7～13m，因此需沿挡土桩走向架设钢制脚手架，架设高度9m。

 

　　(4)锚杆、锚梁、料场场地布置、及场地排水系统：水泥、砂子、碎石、钢筋、钢绞线等材料堆放在基坑范围6m之外地表上，尽量避免将材料的荷载传递到挡土桩上；锚杆、锚梁作业场地尽量与料场相毗邻；由于锚杆钻孔过程中，易产生流泥、流砂，因而为确保安全施工，可在基坑内根据排水量的大小，设置集水坑和排水沟。

 

　　4.2锚杆钻孔工艺

 

　　(1)钻孔定位：钻孔定位于两挡土桩之间，根据该楼桩基位置测出钻孔方位，钻孔终孔后，埋设Ø150mm×1400mm钢管，进行锚杆定位。

 

　　(2)钻孔结构：全部锚杆孔径均为Ø150mm，并一径钻至孔底，倾角30°，个别锚杆为避免碰建筑物桩基，钻孔方位和倾角均要进行一定调整，锚杆倾角一般调在25～35°范围之内，避免锚杆出现交叉和互碰现象。

 

　　(3)钻进方法：采用Ø150mm合金钻头，正循环钻进的方法。

 

　　(4)钻进工艺参数：根据钻探试验，确定工艺参数见表4。

 

　　(5)护壁堵漏技术措施：由于土层含砂量大，钻孔过程中，土层经加水搅动，呈流塑状态、流砂状，易垮孔、埋钻。对于含碎石较多的杂填土，采用套管护壁，对于粘性土层，钻进过程采用泥浆护壁技术，经试验，采用泥浆比重为1.10～1.20，粘度22～23s，失水量小于10ml/30min。

 

　　(6)清孔：终孔后，用泥浆循环清孔，直到泥浆含泥量小于3%才能提钻。

 

　　5.锚杆总成制安

 

　　5.1锚杆材质

 

　　钢铰线均为ØS15.2mm(7Ø5mm)，钢铰线伸长率应符合国家现行规范标准。

 

　　5.2锚索裁剪

 

　　每根锚索均要根据试验锚杆调整后的锚杆长度进行裁剪。

 

　　5.3锚索联结

 

　　(1)锚索用三环及四环定位器联结，其间距锚固段为2000mm，非锚固段为4000mm，在中间预留一环口做为灌浆通道，锚杆底端距孔底小于或等于0.20m。

 

　　(2)用细铁线将灌浆胶管和锚索捆扎在一起，其松紧程度要求既要防止胶管在安装锚杆时松脱，又要便于灌浆结束后起拔胶管，灌浆胶管底端距锚索底端0.20m左右。

 

　　(3)洗孔：锚杆安装完毕后，利用ZVB-4喷浆泵和灌浆管送清水洗孔，以去除孔壁泥皮，直到孔口返出清水以后，方可进行灌浆。

 

 

　　6.1灌浆材料

 

　　采用32.5R普通硅酸盐水泥，中粗砂，拌浆用水一般可用城市自来水，若用地下水或用其它天然水必须要进行水质全分析试验，确保采用的水质对混凝土无腐蚀性。

 

　　6.2砂浆拌制

 

　　(1)砂浆配合比：根据M25水泥砂浆设计强度要求，在施工前进行配合比试验，确定水泥砂浆配合比为：水∶水泥∶砂=0.5∶1∶1。

 

　　(2)砂浆搅拌制作：严格按砂浆配合比计量入盘，用重量比进料，每盘进料：水50kg、水泥100kg、砂100kg，用搅拌机拌制，搅拌时间大于180s。

 

　　6.3灌浆

 

　　(1)利用ZVB-4型泵送浆，灌浆管和回浆管采用1.25寸高压风管，外径47mm，内径约32mm。

 

　　(2)锚固段灌浆：灌浆压力控制在0.3～0.5MPa，孔隙扩充率控制在12%～20%，终灌后，拔出灌浆管，水泥砂浆初凝后，在孔内插入灌浆管4～5m，用清水将孔内砂浆替代出来，以保证锚杆自由段长度。

 

　　(3)自由段灌浆：在外锚头锁定之前进行二次注浆：首先用空气压缩机喷出气体并用清水将自由段锚孔冲洗干净，然后二次灌入水泥浆，对于水泥浆固化过程形成的析水空间，采用在锚梁上方预埋两分水管，反复注浆，直到返浆为止。

 

　　7外锚头总成制安

 

　　外锚头制做、安装：外锚头一般由专门生产的公司按国家标准制做；安装方法是先将垫板与锚梁联接在一起，装入锚头，依靠张拉力将外锚头锁定到锚梁上。

 

 

　　(1)锁定锚杆时间：在锚梁制成20～28d后，对外锚头进行锁定。

 

　　(2)张拉锁定锚杆设备：采用YC60-200型千斤顶，配ZB4-500型电动油泵对锚杆张拉锁定，设备使用前应在质检部门进行拉力标定测试。

 

　　(3)超张拉及锁定荷载：设计中采用的超张拉及锁定荷载。

 

 

　　对基坑壁上的下水道进行了维修，在挡土桩地面上原有的裂隙，均浇灌混凝土，防止地下水的渗流影响土层的物理力学性质。

 

 

　　加固挡土桩的锚杆施工完毕并张拉锁定后，原有地面裂隙消失，通过预设观测点观测，地面未出现新的裂隙，在建(构)筑物施工期间，边坡稳定，完全达到了治理的目的，并达到永久性土层锚杆的效果。

 

　　11结语

 

　　该工程锚杆加固挡土桩获得了良好的效果，解决了因受场地条件限制，不能放坡，不能做多排挡土桩的问题。采用锚杆与挡土桩共同支护基坑，达到支护的深基坑安全、可靠、稳定的设计目的。在深基坑施工锚杆常规的操作方法是，均应先开挖到锚杆设计位置的高度，再进行施工，若为多排锚杆，就要边开挖边施工，而当搭设钻孔、灌桨可移动平台后，施工不受地形的限制，可实现机械化开挖深基坑一次到位。土层锚杆是由1958年联邦德国的宝尔(Bauer)在岩石锚杆的基础上发展起来的，并在深基坑施工时，固定挡土墙取得了成功。海峡西岸一带经济高速的发展，由于高层建筑物的深基坑开挖受到地形、施工场地的限制，因而锚杆大量的用于深基坑挡土桩、挡土墙的支护，解决了地下室机械化挖土的困难。而锚杆固定挡土桩(墙)应用，实现了深基坑工程施工效率高、工期短、造价低的优越性，由于以上的优点，因而适用于城区内高层建筑物深基坑的支护。