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摘要：无锡通惠广场工程设置四层地下室，基坑围护长81.1米，宽56.7米，基坑最深处达-19.7m，周围环境复杂，施工难度较大。针对这种情况，因地制宜地采取了桩—锚支护方式，使基坑工程安全、稳定，取得了较好效果。
关键词：地下四层 超深基坑 环境复杂 桩—锚支护方式应用 施工监测
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
本工程为商务办公楼，地下4层，位于无锡市兴源北路惠农桥西侧。深基坑周围环境比较复杂，基坑东侧紧邻北新河，相距16m左右；南侧紧邻顾桥河最近处只有6米；西侧紧邻光隆大厦，相距19m左右；北侧紧挨兴源北路及惠农桥，距基坑边缘3.3m左右。由于惠农桥位置引桥高度很大，因此基坑在该侧实际开挖深度最大19.7m；在光隆大厦一侧，地面标高在3.80m左右，因此该侧基坑开挖深度为17.0m；其余两侧自然地坪标高2.30m，基坑实际开挖深度为15.5m。基坑施工难度较大，需合理组织施工，并对基坑周边土体进行监测。
2 工程地质及水文条件
2.1工程地质特征
本场地相关地层的地基土主要物理力学指标详见下表：
与本工程围护施工有关地层特性一览表
2.2 场地内的地下水
拟建场地第○3层为微承压含水层，对基坑开挖存在影响，补给来源主要为横向补给及上部少量越流补给，第○3层微承压含水层水位标高为1.28～1.80m。坑底基本位于第⑤层土层顶部，该类土层渗透系数相对较小，渗透性较弱，发生水土突涌造成水土流失的可能性较小，需防范第○3层承压含水层发生管涌等现象，从而引发地面沉降，危机周边建筑、道路及地下管线等。
3 基坑支护设计
本工程基坑侧壁安全等级一级，要求基坑支护安全可靠。结合场地、土质及周边环境情况以及考虑工程造价、土方开挖、施工工期要求，基坑支护主要采用桩—锚复合支护方案，上部采用放坡+土钉喷锚支护，下部采取围护桩+桩间预应力锚桩的支护方案。西侧、北侧围护桩桩径Φ900，间距1100；西侧桩长23m，嵌固深度11m，北侧桩长27.5m，嵌固深度12m。东侧、南侧围护桩桩径Φ850，间距1100，桩长21m，嵌固深度9m。锚桩采用旋喷桩，直径Φ500，端部扩大至700；旋喷锚桩内插3-4根Φ15.2钢绞线，锚筋长度17m-27m不等，钢绞线端头采用Φ150*10钢板锚盘。筋体应放在桩体的中心上，待旋喷锚桩养护14天后施加预张力锁定，筋体与腰梁、锚具连接牢固。外设Ф850三轴搅拌桩作为止水帷幕，坑内设疏干排水井。
4 桩—锚支护施工
4.1 围护桩施工
本工程采用泥浆护壁钻孔，水下浇筑混凝土工艺进行围护桩的施工，施工工艺为：埋设钢护筒→钻机就位→钻孔→一次清孔→钢筋笼制作及吊放→二次清孔→水下灌注混凝土。
围护桩施工过程中，水下澆筑混凝土是质量控制重点。导管使用前，检查导管的密封性，每次使用后应立即冲洗干净；下放导管前检验孔径、孔深是否满足设计要求；导管底口距孔底0.3-0.5m；提管时，要准确测量混凝土灌注深度和计算导管埋深，导管应徐徐上提，不可一次提的过高，导管在混凝土内埋深不得大于6m，也不得小于2m。为确保桩顶质量，混凝土浇筑高度比设计桩顶高0.5-1.0m。
4.2 预应力旋喷搅拌锚桩施工
（1）预应力旋喷搅拌锚桩施工采用湿式成孔，施工工艺采用一次性成桩的方法，搅拌、插筋（钢绞线）一次完成。即：钻机就位→校正孔位调整角度→钻孔至设计深度→插放钢绞线→压注水泥浆并二次注浆→养护→安装钢腰梁及锚头→预应力张拉→锁定。
（2）锚桩端部扩大头采用旋喷搅拌的进退次数比桩身增加二次并增加注浆压力，保证扩大头的直径。锚桩施工中，注浆是一道非常关键的工序，必须严格控制注浆水灰比、水泥用量以及注浆压力。施工过程中严格要求浆液由孔底开始浇注并向外泛出，边注浆边搅拌边向外缓慢拔管，直至浆液溢出孔口后停止注浆。浆液必须在初凝前连续不断一次注完。第一次注浆完毕后，过半小时再补浆一次，如渗浆严重可补浆二至三次。
（3）旋喷搅拌桩施工参数：①搅拌钻杆的钻进速度（0.3～0.5m/min）、退出速度（0.5～0.6m/min）；②搅拌钻杆（轴）的转速（20～50r/min）；③钻进、退出各二次，搅拌共四次；喷浆次数四次；④施工桩径不得小于设计要求，施工桩长不得小于设计要求。⑤旋喷搅拌的压力值为不低于28Mpa。
（4）锚筋制作：锚筋体采用3～4根Φ15.2钢绞线制作而成，锚筋加工时，其长度考虑灌注桩厚度及腰梁高度，桩外留0.70m以便张拉。
（5）制备水泥浆液：设计要求采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量20%、水灰比0.7。水泥浆液采用旋喷搅拌桩机配套的设备（后台）进行拌制，输浆泵配备压力表，以控制输浆压力。水泥浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完。
（6）腰梁施工：本工程腰梁采用双拼槽钢与钢板焊接而成，围护桩与腰梁相接处应用混凝土浇灌密实，确保腰梁紧贴竖向围护桩，锚具与腰梁之间用-290×200×25的垫片垫与其中，锚桩锁定在圈梁、腰梁上。
详见下图：
（7）张拉、锁定：锚筋张拉锁定在锚筋施工结束养护14d后进行，锚具采用OVM系列，锚具和夹具应符合《预应力筋用锚具.夹具和连接器应用技术规程》 (JGJ85-2002)。用专用千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉机具事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。在锁定过程中，采用锚筋拉力计进行校核。张拉采用高压油泵和100吨穿心千斤顶。正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉二次，再以50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%设计荷载，在超张拉荷载下保持5分钟，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定，锁定拉力为内力设计值的60%。
锚筋张拉锁定示意图
（8）旋喷锚桩试桩：工程旋喷锚桩施工前，应根据《建筑基坑支护技术规程》进行旋喷锚桩施工基本试验，以考核施工工艺和施工设备的适应性，本工程进行了锚杆基本试验、锚杆蠕变试验。经检测：3根锚杆基本试验在最大试验荷载作用下，锚头位移均相对稳定，轴向受拉承载力满足设计要求。3根锚杆蠕变试验最后一级荷载作用下的蠕变系数均小于2mm，达到设计要求。
由于场地情况复杂，锚杆施工遇到了不少困难，比较突出的问题有二。一是东侧和南侧临近北新河、顾桥河，锚杆钻孔后产生渗水现象，锚杆已注浆的水泥浆液会被渗水稀释，导致锚力小的问题。现场采用钻杆进入土体一定深度后，对孔口用麻袋拌合快干水泥进行封闭，减少水泥浆的水灰比，增加补浆次数的方法后锚桩成孔顺利，张拉试验表明锚桩锚拉力得到了大幅度提高，满足了设计要求。其次是第三排与第四排锚桩的施工。该层锚桩在粉质黏土层钻孔，钻进过程中出现了钻杆向上漂移、扩孔、钢绞线插入到孔内砂层中的现象，不能保证注浆时浆液充满锚孔、钢绞线不能被浆液全部包裹，锚拉力降低现象。经试验采用如下措施：降低钻进速度，减少水泥浆的水灰比，增大一次注浆用量以及注浆压力，边注浆边拔出注浆管，用较大的浆液流量冲起孔内埋在钢绞线上的砂子，使孔内变为水泥浆液，过半小时再补浆一次，锚桩张拉时表明，采用上述方法后，锚拉力得到了很大的提高。
5.施工监测
测点布置：基坑位移观测点设置在围护桩桩顶冠梁上，间距10-15m，驳岸沉降监测点共13个；冠梁（坡顶）水平、竖直位移量监测点共41个；道路沉降观测点共33个；周围建筑沉降观测点共25个；管线监测点共9个；坑外水位观测孔共10个；深层土体水平位移监测点共17个；预应力锚桩内力监测点共5个。各检测项目的测点布设及密度应与基坑开挖顺序、被保护对象的位置及特性相配套。施工过程中，每天观测一次，遇到雨天以及各种可能危及支护安全的因数时每天观测2-3次。实际监测结果表明：周围建筑物沉降较小，最大沉降仅为3mm，出现在南侧泵站。测斜孔水平位移最大值为29.07mm，其余均在20mm以内。道路总沉降最大值为22.82mm。预应力锚桩内力监测：安装锁定后，锚桩预应力损失较大，第3天后锚桩应力趋于稳定。
6.结语
桩—旋喷锚桩支护不同于传统的桩—锚杆支护，桩—旋喷锚桩支护具有较高的承载力，主要是通过旋喷搅拌、水泥浆置换形成较大直径的水泥土柱状体，在水泥土中加筋和锚固件形成预应力旋喷搅拌加劲桩时，将有效提供其抗剪、抗拉强度，形成重力锚固式主动支护，同时也提高了周边土体的强度。
本工程基坑较深且周边环境复杂，开挖面积大，施工周期长，基坑经历了冬、雨季的考验。监测结果表明该基坑开挖施工过程中，支护桩顶水平位移整体上较小，周边建筑、道路沉降量较小，经施工应用证明，该方法取得了较好的效果，可为同类工程的施工提供一定的借鉴。
关键词：地下四层 超深基坑 环境复杂 桩—锚支护方式应用 施工监测
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
本工程为商务办公楼，地下4层，位于无锡市兴源北路惠农桥西侧。深基坑周围环境比较复杂，基坑东侧紧邻北新河，相距16m左右；南侧紧邻顾桥河最近处只有6米；西侧紧邻光隆大厦，相距19m左右；北侧紧挨兴源北路及惠农桥，距基坑边缘3.3m左右。由于惠农桥位置引桥高度很大，因此基坑在该侧实际开挖深度最大19.7m；在光隆大厦一侧，地面标高在3.80m左右，因此该侧基坑开挖深度为17.0m；其余两侧自然地坪标高2.30m，基坑实际开挖深度为15.5m。基坑施工难度较大，需合理组织施工，并对基坑周边土体进行监测。
2 工程地质及水文条件
2.1工程地质特征
本场地相关地层的地基土主要物理力学指标详见下表：
与本工程围护施工有关地层特性一览表
2.2 场地内的地下水
拟建场地第○3层为微承压含水层，对基坑开挖存在影响，补给来源主要为横向补给及上部少量越流补给，第○3层微承压含水层水位标高为1.28～1.80m。坑底基本位于第⑤层土层顶部，该类土层渗透系数相对较小，渗透性较弱，发生水土突涌造成水土流失的可能性较小，需防范第○3层承压含水层发生管涌等现象，从而引发地面沉降，危机周边建筑、道路及地下管线等。
3 基坑支护设计
本工程基坑侧壁安全等级一级，要求基坑支护安全可靠。结合场地、土质及周边环境情况以及考虑工程造价、土方开挖、施工工期要求，基坑支护主要采用桩—锚复合支护方案，上部采用放坡+土钉喷锚支护，下部采取围护桩+桩间预应力锚桩的支护方案。西侧、北侧围护桩桩径Φ900，间距1100；西侧桩长23m，嵌固深度11m，北侧桩长27.5m，嵌固深度12m。东侧、南侧围护桩桩径Φ850，间距1100，桩长21m，嵌固深度9m。锚桩采用旋喷桩，直径Φ500，端部扩大至700；旋喷锚桩内插3-4根Φ15.2钢绞线，锚筋长度17m-27m不等，钢绞线端头采用Φ150*10钢板锚盘。筋体应放在桩体的中心上，待旋喷锚桩养护14天后施加预张力锁定，筋体与腰梁、锚具连接牢固。外设Ф850三轴搅拌桩作为止水帷幕，坑内设疏干排水井。
4 桩—锚支护施工
4.1 围护桩施工
本工程采用泥浆护壁钻孔，水下浇筑混凝土工艺进行围护桩的施工，施工工艺为：埋设钢护筒→钻机就位→钻孔→一次清孔→钢筋笼制作及吊放→二次清孔→水下灌注混凝土。
围护桩施工过程中，水下澆筑混凝土是质量控制重点。导管使用前，检查导管的密封性，每次使用后应立即冲洗干净；下放导管前检验孔径、孔深是否满足设计要求；导管底口距孔底0.3-0.5m；提管时，要准确测量混凝土灌注深度和计算导管埋深，导管应徐徐上提，不可一次提的过高，导管在混凝土内埋深不得大于6m，也不得小于2m。为确保桩顶质量，混凝土浇筑高度比设计桩顶高0.5-1.0m。
4.2 预应力旋喷搅拌锚桩施工
（1）预应力旋喷搅拌锚桩施工采用湿式成孔，施工工艺采用一次性成桩的方法，搅拌、插筋（钢绞线）一次完成。即：钻机就位→校正孔位调整角度→钻孔至设计深度→插放钢绞线→压注水泥浆并二次注浆→养护→安装钢腰梁及锚头→预应力张拉→锁定。
（2）锚桩端部扩大头采用旋喷搅拌的进退次数比桩身增加二次并增加注浆压力，保证扩大头的直径。锚桩施工中，注浆是一道非常关键的工序，必须严格控制注浆水灰比、水泥用量以及注浆压力。施工过程中严格要求浆液由孔底开始浇注并向外泛出，边注浆边搅拌边向外缓慢拔管，直至浆液溢出孔口后停止注浆。浆液必须在初凝前连续不断一次注完。第一次注浆完毕后，过半小时再补浆一次，如渗浆严重可补浆二至三次。
（3）旋喷搅拌桩施工参数：①搅拌钻杆的钻进速度（0.3～0.5m/min）、退出速度（0.5～0.6m/min）；②搅拌钻杆（轴）的转速（20～50r/min）；③钻进、退出各二次，搅拌共四次；喷浆次数四次；④施工桩径不得小于设计要求，施工桩长不得小于设计要求。⑤旋喷搅拌的压力值为不低于28Mpa。
（4）锚筋制作：锚筋体采用3～4根Φ15.2钢绞线制作而成，锚筋加工时，其长度考虑灌注桩厚度及腰梁高度，桩外留0.70m以便张拉。
（5）制备水泥浆液：设计要求采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量20%、水灰比0.7。水泥浆液采用旋喷搅拌桩机配套的设备（后台）进行拌制，输浆泵配备压力表，以控制输浆压力。水泥浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完。
（6）腰梁施工：本工程腰梁采用双拼槽钢与钢板焊接而成，围护桩与腰梁相接处应用混凝土浇灌密实，确保腰梁紧贴竖向围护桩，锚具与腰梁之间用-290×200×25的垫片垫与其中，锚桩锁定在圈梁、腰梁上。
详见下图：
（7）张拉、锁定：锚筋张拉锁定在锚筋施工结束养护14d后进行，锚具采用OVM系列，锚具和夹具应符合《预应力筋用锚具.夹具和连接器应用技术规程》 (JGJ85-2002)。用专用千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉机具事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。在锁定过程中，采用锚筋拉力计进行校核。张拉采用高压油泵和100吨穿心千斤顶。正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉二次，再以50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%设计荷载，在超张拉荷载下保持5分钟，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定，锁定拉力为内力设计值的60%。
锚筋张拉锁定示意图
（8）旋喷锚桩试桩：工程旋喷锚桩施工前，应根据《建筑基坑支护技术规程》进行旋喷锚桩施工基本试验，以考核施工工艺和施工设备的适应性，本工程进行了锚杆基本试验、锚杆蠕变试验。经检测：3根锚杆基本试验在最大试验荷载作用下，锚头位移均相对稳定，轴向受拉承载力满足设计要求。3根锚杆蠕变试验最后一级荷载作用下的蠕变系数均小于2mm，达到设计要求。
由于场地情况复杂，锚杆施工遇到了不少困难，比较突出的问题有二。一是东侧和南侧临近北新河、顾桥河，锚杆钻孔后产生渗水现象，锚杆已注浆的水泥浆液会被渗水稀释，导致锚力小的问题。现场采用钻杆进入土体一定深度后，对孔口用麻袋拌合快干水泥进行封闭，减少水泥浆的水灰比，增加补浆次数的方法后锚桩成孔顺利，张拉试验表明锚桩锚拉力得到了大幅度提高，满足了设计要求。其次是第三排与第四排锚桩的施工。该层锚桩在粉质黏土层钻孔，钻进过程中出现了钻杆向上漂移、扩孔、钢绞线插入到孔内砂层中的现象，不能保证注浆时浆液充满锚孔、钢绞线不能被浆液全部包裹，锚拉力降低现象。经试验采用如下措施：降低钻进速度，减少水泥浆的水灰比，增大一次注浆用量以及注浆压力，边注浆边拔出注浆管，用较大的浆液流量冲起孔内埋在钢绞线上的砂子，使孔内变为水泥浆液，过半小时再补浆一次，锚桩张拉时表明，采用上述方法后，锚拉力得到了很大的提高。
5.施工监测
测点布置：基坑位移观测点设置在围护桩桩顶冠梁上，间距10-15m，驳岸沉降监测点共13个；冠梁（坡顶）水平、竖直位移量监测点共41个；道路沉降观测点共33个；周围建筑沉降观测点共25个；管线监测点共9个；坑外水位观测孔共10个；深层土体水平位移监测点共17个；预应力锚桩内力监测点共5个。各检测项目的测点布设及密度应与基坑开挖顺序、被保护对象的位置及特性相配套。施工过程中，每天观测一次，遇到雨天以及各种可能危及支护安全的因数时每天观测2-3次。实际监测结果表明：周围建筑物沉降较小，最大沉降仅为3mm，出现在南侧泵站。测斜孔水平位移最大值为29.07mm，其余均在20mm以内。道路总沉降最大值为22.82mm。预应力锚桩内力监测：安装锁定后，锚桩预应力损失较大，第3天后锚桩应力趋于稳定。
6.结语
桩—旋喷锚桩支护不同于传统的桩—锚杆支护，桩—旋喷锚桩支护具有较高的承载力，主要是通过旋喷搅拌、水泥浆置换形成较大直径的水泥土柱状体，在水泥土中加筋和锚固件形成预应力旋喷搅拌加劲桩时，将有效提供其抗剪、抗拉强度，形成重力锚固式主动支护，同时也提高了周边土体的强度。
本工程基坑较深且周边环境复杂，开挖面积大，施工周期长，基坑经历了冬、雨季的考验。监测结果表明该基坑开挖施工过程中，支护桩顶水平位移整体上较小，周边建筑、道路沉降量较小，经施工应用证明，该方法取得了较好的效果，可为同类工程的施工提供一定的借鉴。