桩锚围护结构及锚杆施工分析

桩锚围护结构及锚杆施工分析

张宇佳

上海宝冶集团有限公司 ,上海 201900

摘要：基础是建筑的根基，为保证建筑结构的稳定性，应对基础进行支护和加固。随着基坑深度的增加，桩锚支护结构得到了广泛引用。由于理论的不足和桩锚支护结构计算方法的不同，导致基坑的稳定性和安全性得不到保证，因此本文通过案例对基坑锚桩支护的安全性和锚杆施工进行分析，为该课题的分析研究提供了理论方法和技术指导。

关键词：稳定性；桩锚支护；设计参数

1 桩锚支护安全性分析

1.1案例一

1.1.1工程概况

本节所依托工程为某地区的高层住宅，该建筑的地上一层结构与地下2层结构形成裙房，建筑总高度为85m，共计28层。地下结构的建筑面积为3510㎡，基础采用钢筋混凝土结构，底板持力层为中风化泥岩，地基承载力为700kPa。基坑开挖长度为67m，宽度为31m。

1.1.2支护方案

根据建筑特点以及建筑位置对基坑进行放坡，并设置不同的支护方案，沿宽度方向的强分化岩面进行1:1放坡，同时采用砂袋护坡。基坑东侧4m位置为7层住宅，因此该位置进行桩锚支护。护坡桩共计27根，10直径为1200mm，17根直径为1000mm。桩间距为1.5m，不同直径桩长均为10.2m。桩顶位置为1.2m

×0.6m的连梁结构。桩顶2.5m位置打入直径为0.13m、长12m倾角为20°的锚杆。锚杆拉筋采用直径为0.025m的2根钢筋，设计抗拔力为330kN。基坑西侧设置锚杆挡土板，锚杆共计4排，间距为2m，共计72根。

1.1.3工况划分

计算过程分为以下几步，同时进行工况划分。

①对开挖前的初始应力进行计算，同时施加地面荷载。②向下分层开挖基坑，开挖深度为1.5m。③施作锚杆。④开挖基坑至基底，开挖每步深度为1.5m^[1]。

1.1.4计算结果

分别通过弹性地基梁法和有限差分法对项目进行理论计算，并与实测值进行比较，结果如下所示。

采用弹性地基梁法计算时，工况一至工况七支护结构顶部最大水平位移分别为-0.53mm、-2.94mm、-2.94mm、-6.55mm、-10.64mm、-13.1mm、-12.83mm；锚杆轴力为210.93kN，桩身最大弯矩296.7kN·m。

采用有限差分法计算时，工况一至工况七支护结构顶部最大水平位移分别为-4.484mm、-9.531mm、-9.531mm、-12.43mm、-14.51mm、-18.97mm、-20.12mm；锚杆轴力为207.6kN，桩身最大弯矩146.3kN·m。

对各个工况进行实测时，工况一至工况七支护结构顶部最大水平位移分别为-1.5mm、-4mm、0、-8.5mm、-10.2mm、0mm、-14.8mm；锚杆轴力为197kN。

1.2案例二

1.2.1工程概况

本节依托工程为南方某地区变电站基坑。基坑长为55m（东西向），宽为60m（南北向）。基坑深度为12.5m和15.5m。基坑以上为钢筋混凝土结构，高度为15m，基坑西侧为高楼、南侧为主干道。基坑支护为灌注桩+锚杆。桩长为21m、桩径为1.5m、桩间距2m，桩身混凝土为C25混凝土。锚杆长为24m，倾角为15°，水平间距为2m。

1.2.2工况划分

计算过程分为以下几步，同时进行工况划分。

①对开挖前的初始应力进行计算，同时施加地面荷载。②开挖基坑2.5m，超挖0.5m。③施作锚杆；④重复②、③步操作；⑤开挖基坑至基底。

1.2.3计算结果分析

分别通过弹性地基梁法和有限差分法对项目进行理论计算，并与实测值进行比较，结果如表1所示。

表1理论值与计算值对比结果表

2 锚杆施工分析

锚杆施工主要分为四个环节：钻孔、杆体组装与安放、注浆、张拉锁定。各个步骤的施工要求如下所示。

2.1钻孔

①钻孔前根据设计图纸以及地勘资料对土层条件进行分析，定出孔位，进行标记。

②对作业场地尽心整平，同时设置排水沟。

③保持导杆与钻杆具有相同倾角，并在同一轴线上。

④对土层条件进行分析，同时选择钻进方法（岩芯钻进、无岩芯钻进）。选择跟管钻进，同时配备 0.5-1.0m 短套管。

⑤钻孔时应合理掌握钻进参数和钻进速度，防止出现埋钻、卡钻现象。

⑥钻孔结束后，对孔底沉渣进行清洗，直到钻口处溢出清水^[2]。

2.2锚杆杆体的组装与安放

①制作锚杆时，杆件应设置隔离架，锚杆钢筋应顺直，并进行涂油除锈。自由段应用塑料管包扎。

③安放锚杆时，应防止杆体扭曲、压弯。注浆管与锚杆共同打入孔中，同时保证二者相同倾角，注浆管与孔底距离为50-100mm。

2.3注浆

①注浆材料的数量以及比例应根据设计要求进行配比。一般采用各种材料比例如下所示：水泥：砂=1：1～1：2，水泥砂浆的水灰比0.38～0.45水泥净浆的水灰比 0.40～0.45。

②浆液时应搅拌均匀，保证浆液在初凝前用完。

③常压注浆将浆液送至孔底，由孔底返出孔口，孔口溢浆时停止注浆。

④注浆时，应一边注浆一边拔出注浆管。

⑤拔管时保证钢筋不被带出。

⑥注浆完毕后，应将外露钢筋进行清洗。

2.4张拉与锁定

①依据设计要求安装腰梁，同时保证腰梁和挡墙紧贴密实，同时对支承平台进行安装。

②锚杆张拉前应时施加荷载，保证张拉数据准确。

③锚固体、台座的混凝土强度＞15MPa时，锚杆进行张拉。

④锚杆张拉至设计荷载的0.9~1倍时，对锚杆进行锁定。此时锚杆张拉控制应力≤锚杆强度标准值的 0.75倍。

⑤为保证相邻锚杆互不影响，锚杆张拉时采用 “隔二拉一”的方法。张拉时应分级进行加载，每级加载后应保持3min，最后一级加载后应保持5 min。

⑥ 锚杆锁定后，如果出现较大的预应力损失，应进行补偿张拉。

3 结语

本文通过两个案例对桩锚支护结构的计算方法进行评价，同时对各项指标进行计算，最终结果表明：①锚杆轴力：在各种工况下，弹性地基梁法、有限差分法计算得到的锚杆轴力较为一致，且大于轴力实测值。

②桩顶最大位移：有限差分法计算结果为实测值的1.2~2倍，结果表明该计算方法下的变形满足控制标准。弹性地基梁法计算结果小于实测值。

③桩身最大弯矩：基坑开挖深度不断增大，两种计算方法下的桩身最大弯矩出现较大偏差，弹性地基梁法的计算结果大于有限差分法，该结果表明利用有限差分法对桩身最大弯矩进行计算结果过于安全。

参考文献：

[1]安向田.基于坑角效应的桩锚支护设计优化研究[J].北方建筑,2021,6(06):24-28.

[2] 刘建航、刘波等.从某房屋沉降开裂案例谈基坑工程施工对周边环境的影响及应对措施[J].建筑监督检测与造价,2021,14(06):30-34.