学文网摘 要：随着我国经济的快速发展，加速了城市化水平的迅速提高，当今建设工程的需求和趋势概括性地提出基坑工程是一项施工开挖与结构工程、岩土工程、环境工程等诸多因素相互交叉，同时也是一项涉及范围广泛又具有时空效应的综合性工程。本文采用等值梁法对支护结构进行内力、弯距、插入深度的计算，用弹性地基法对变形与位移进行计算。
关键词：桩锚式支护，基坑工程，支护结构
中***分类号：TV551文献标识码： A
引 言
基坑工程是一项施工开挖与结构工程、岩土工程、环境工程等诸多因素相互交叉，同时也是一项涉及范围广泛又具有时空效应的综合性工程。放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。随着高层建筑的增多和城市用地的日益减少，基坑工程设计和施工涉及的地质条件、岩土性质、场地环境、工程要求、地下水动态、施工顺序和方法等许多问题越趋复杂，使基坑的开挖和围护结构的设计成为一个具有挑战性的岩土工程热门难题。当前基坑工程的围护结构设计方法可谓种类繁多，众说纷纭，形成了多种设计方法并存的局面（龚宪伟，2010）[1]。
常见的基坑围护方式有：排桩、放坡、土钉墙、钢板桩、土层锚杆、钻孔灌注、逆作拱墙、逆作法施工、***W工法、地下连续墙等。对支护型基坑支护结构，在基坑较浅时可不设支撑，成悬臂式结构；当基坑较深或多周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚啶系统，形成空间力系（龚维明等，2003）[2]。
1.1桩锚式支护的形式
桩锚式支护就是用钻孔灌注桩(护坡桩)和土层锚杆(多为预应力)相结合的一种支护形式(见***1)。桩顶一般设计在地面以下3～4m处，桩顶以上采用砖砌挡土墙，挡土墙上设钢筋混凝土构造柱，墙顶加设钢筋混凝土圈梁。为了加强护坡桩的整体性，通常会在桩顶设一道钢筋混凝土圈梁，并与上层锚杆连接起来，可大大减少桩顶的位移量。
1.2排桩锚索支护的工作机理
在深基坑周围土压力、地下水压力及深基坑周围建筑物等附加荷载作用下，排桩体有向深基坑内侧倾倒的趋势并产生相对侧向位移，深基坑底面排桩嵌固深度范围内的土体由于受到桩体侧向位移的影响而产生被动土压力来抵抗桩体承受的部分主动土压力，另外，作用在深基坑上部桩体上的锚杆由于预应力作用（对于无预应力锚杆由于桩体的侧向位移作用会产生抗力）也会为阻止桩移而抵抗部分主动土压力。当主动土压力大于被动土压力和锚杆极限锚固力时围护桩体就会产生侧向位移，当位移超出允许位移时支护体系失效，很容易发生事故；当主动土压力小于等于被动土压力和锚杆极限锚固力时，围护桩体无侧向位移，即支护体系有效。另外，为了避免在最大剪力处出现剪切破坏，在最大弯矩处挠度过大，一定要保证桩体本身具有足够的强度。
1.3桩锚式支护工程的施工技术
桩锚式支护施工步骤：场地平整放线布桩护坡桩施工圈梁施工挖土(到锚杆位置)锚杆施工挖土(到下层锚杆位置)第二层锚杆施工养护(锚杆强度应达75%)安装钢梁、垫铁、螺母锚杆张拉锁定基坑土方开挖
1.3.1护坡桩施工
护坡桩的施工步骤：钻孔钢筋笼的制作和安装灌注混凝土。
（1）钻孔：护坡桩施工钻孔前需要做好桩位放线，整理平整场地，布设施工便道，设置供电及供水系统等。钻孔时钻孔机就位必须保持平稳，不发生倾斜位移，要在机架上标明控制标尺，以便在施工中观测记录钻孔深度；钻孔时调值机架挺杆，对好桩位，开动机器钻进、出土，达到控制深度后停钻，先空转数圈后，再提钻。并通过孔深、倾斜度、直径和清孔来检查成孔质量。在刚完成钻孔、吊放钢筋笼后和灌注砼前均需进行一次成孔质量检查。
（2）钢筋笼的制作与安装：进场的钢筋（焊剂）规格和质量应符合设计和规范之要求并取样送检。钢筋笼按设计桩详***的要求制作并对接，安装时确保钢筋笼的垂直位置达到设计标高，并留置设计要求保护层的空间；主筋与加强筋点焊牢固，但不得损伤主筋；一级钢筋采用E4303焊条；二级钢筋采用E5003焊条。钢筋笼安装时必须轻提缓放，下放遇阻应立即停止，查明原因并进行相应处理后再行下放，严禁高起猛落、强行下放（方征，2005）[7]。
（3）灌注混凝土：浇注混凝土要连续进行，分层振捣密实，混凝土浇注到桩顶时，要适当超过桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆后，桩顶标高符合设计要求，在混凝土浇到距桩顶1.5m时，可拔出溜桶，直接浇灌混凝土。
1.3.2 锚杆施工
锚杆施工工艺流程为：定点钻机就位成孔清孔锚筋的制作及安装灌浆
锚杆主要施工技术：
（1）锚杆孔施工：根据设计倾角进行调整定准孔位后方可成孔，锚杆水平方向孔距误差不得大于50mm，垂直方向孔距误差不得大于100mm。锚杆孔深不小于设计长度，不宜大于设计长度的1%（阳华，2010）[8]。
（2）锚杆孔压力试验：锚杆锚固段内锚杆孔不应有水泥浆漏失，否则会降低锚杆受力性能及锚杆的耐腐蚀性，在钻好孔后，应进行压水试验。一般孔壁裂隙大于160m，水泥浆将会漏失，在一个附加大气压作用下，将产生较大的渗流量，如漏浆可用较稀的水泥浆灌注孔内，24小时后，重新钻孔，再作压水实验（宁月斌，陈根山，2010）[4]。
（3）锚杆就位：就位前应对锚杆作检查，加工情况，防锈等，就值时应慢而稳，采用套管有助于避免损坏锚杆，可检查防锈层的损坏程度及抗拔力的大小。
（4）灌浆：灌浆的方法分为一次灌浆和二次灌浆。一次灌浆只用一根注浆管，一般采用30mm的胶皮管，一端与压浆泵相连，另一端与拉杆同时送入钻孔内，距孔底50cm即可。在确定钻孔内的浆液是否灌满时，可根据从孔口流出来的浆液浓度与搅拌的浆液浓度是否相同来判断，对于压力灌浆锚杆，待浆液流出孔口时，将孔口用黏土封堵，严密捣实，再用2MPa-4MPa的压力进行补灌，稳压数分钟后再停止。二次灌浆法适用于压力灌浆锚杆，要用两根注浆管，其管端距离锚杆末端50cm左右，管端出口需用胶布塞住，以防止土进入管中。
1.4多支点桩锚计算
基坑工程是一项系统工程，基坑支护做到技术先进、经济合理、确保基坑边坡稳定、基坑周围建筑物、道路及地下设施安全极其重要。为了保证在安全的前提下使桩的最大弯矩，锚拉力以及桩入土的深度达到最小值，以降低工程造价的目的。关键在于结构设计计算方法和锚点位置的选择。支护结构设计计算方法很多，每种计算方法都有各自的优点和缺点，目前规范采用最简单的计算方法是弹性地基法，也有人提出多种方法结合计算法。针对多支点锚桩支护结构，本文拟采用等值梁法对支护结构进行内力、弯距、插入深度的计算，用弹性地基法对变形与位移进行计算。
1.4.1 等值梁法
对于浅埋的围护结构，由于入土深度较小，故将墙下端视为自由支承，而深埋者则将墙下端视为固定支承于土中。而多支点桩锚支护体系一般入土比较深，故视为固定端，单支点则为铰支点，如***2所示，ac梁b点为铰结点，c点为固定点。弯矩***的转折点为d，若将ac梁在d点切断，并在d点设置自由支承，形成ad梁，则ad梁的弯矩将保持不变。因此ad梁即为ac梁上ad段的等值梁。多支点围护体系是一个多次的超静定问题，因为在应用等值梁法计算时，首先应知正负弯矩转折点的位置，实际上地面下土压力等于零的地方与弯矩为零的位置相近，因此计算时用土压力为零的位置代替转折点。
***2 等值梁法原理*** 计算简***
1.4.2 弹性地基梁法
基坑工程弹性地基梁法取单位宽度的挡墙作为竖直放置的弹性地基梁，支撑简化为截面积和弹性模量、计算长度等有关的二力杆弹簧，弹性地基法中土对支挡结构的抗力(地基反力)用土弹簧来模拟，地基反力的大小与挡墙的变形有关，即地基反力由水平地基反力系数同该深度挡墙变形的乘积确定。
水平地基反力系数确定方法有三种: 地基土水平抗力系数沿深度呈矩形分布的k法、地基土水平抗力系数在深度以上为凹形抛物线分布的C法、地基土水平抗力系数呈三角形分布的m法（杨春发，张括，2008）[10]。其中m法更接近于经典土压力分布的定性结果，在三种弹性地基梁的土抗力系数假定中m法更接近于基坑支护结构设计。该法能较好地计算支护结构的位移与变形、预测周边建筑物、道路、地下设施受基坑开挖影响情况。***4为m法的计算简***。
1.5 围护桩、支撑和围檩的配筋计算
根据围护桩、支撑和圈梁的内力值，并根据工程经验，对圈梁的内力计算值乘以一定的折减系数，而对支撑轴力乘以1.5～2.0的放大系数，按混凝土结构设计规范(GB50010-2002)，均按压弯构件对围护桩、支撑和圈梁进行截面配筋计算。
参考文献
[1] 龚宪伟，当前基坑围护设计中的问题及对策[D]，梧州：广西大学土木工程学院岩土工程系，2010。
[2] 龚维明，童小东，缪林昌，穆保岗，地下结构工程[M]，南京：东南大学出版社，2003。
[3] 郭印，赵刚，孙元帝，郭勇夫，鲍召杰，李俊杰，谢芳．桩锚式支护桩内力和变形测试研究[J]．地下空间与工程学报，2009，5（5），PP1020-1022。
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