中铁十四局集团有限公司山东济南250101
摘要：排桩支护是深基坑工程常用的一种支护方式，本文结合工程实际介绍了排桩支护结合预应力锚索，止水帷幕止水，大口径管井降水，回灌措施的综合应用。
关键词：排桩；预应力锚索；降水；回灌；方案设计；施工技术要求
1工程概况
济宁道南铁路住宅小区项目位于济宁市市中区，火车站西南侧约300米处，铁路南侧，基坑大体呈U形，南北方向长约73m，东西方向长约136m。基坑开挖深度5.0m。整个场地周边环境较复杂，周边基坑工程影响范围内有铁路、公共服务中心和商业楼、厂房等建筑物。北侧为济宁火车站，基坑轮廓线距北侧铁路分界线最近约7.00m，基坑轮廓线距西侧供电车间围墙最近约8.11m，东侧基坑轮廓线距公共服务中心和商业楼最近约3.68m，公共服务中心和商业楼为天然地基，条形基础，基础埋深约1.5m。据钻孔揭露，地层岩性以填土、粉质粘土、粉土、细砂、中砂及粗砂为主。地下水位年变幅约1.5～2.5m。
2基坑设计方案
2.1系统方案
综合考虑场地工程地质、水文地质条件，基坑周边环境及基坑开挖深度，依据基坑工程有关技术规范、规程，结合周边相似工程经验类比，拟选择：
（1）基坑工程支护结构采用单排支护桩联合预应力锚索的支护形式。通过桩锚支护增加边坡刚度，控制边坡变形。
（2）基坑地下水控制采用桩间止水帷幕，降水采用大口径管井降水方案，局部配合回灌，以实现基坑开挖和主体建设必须的地下水控制目标。
（3）基坑监测要求针对基坑桩顶水平位移和沉降监测、深层水平位移监测、周边地表与建筑物沉降监测、地下水位监测。掌握周围边坡施工和使用过程状况，了解基坑支护结构变形、地下水位变化情况，为优化和修正设计提供可靠依据。
2.2支护体系设计
采用单排桩支护，设置一道预应力锚索，支护桩直径800mm，强度等级C30，间距1200mm，锚索长度13.0m，钻孔直径150mm，杆体材料φs15.2（钢绞线），采用二次压力注浆工艺。每层锚索分别在代表性部位取三根预应力锚索做基本实验，获取锚索承载力设计值。腰梁采用钢肩梁施工工艺，材料选用槽钢2[18a。支护桩冠梁尺寸850mm×500mm（宽×高）。
2.3止水帷幕截水措施：
场地地下水埋深较浅，地下水较丰富，为减轻降水压力，避免水位下降给相邻建筑造成不利影响，拟采用止水帷幕形成有效的防护体系。采用桩间设置高压旋喷桩止水帷幕；止水帷幕墙的渗透系数不大于10-6cm/s。高压旋喷桩径φ800mm，喷射帷幕墙厚度和搭接长度均不小于200mm。
2.4地下水降排措施
场地地下水埋深较浅，地下水较丰富，在基坑开挖支护和基础施工过程中采用降疏水配合集水明排措施抽排地下水。
（1）采用大口径管井进行降水作业。
（2）基坑内沿支护桩边布置降水井，降水井设计井深6.7m～8.7m，井底控制标高26.400m，井间距20m，共计28眼。
（3）基坑内部区域布置7眼疏干监测共用井，井深8m，井间距30m；既作为内部疏干井使用，又作为水位监测井用。
（4）降水井（疏干井）井径700mm，井管直径500mm，井管采用无砂滤水管，管壁外侧回填粒径10-20mm滤料。
2.5回灌措施
为减少基坑降水引起帷幕外侧地下水水位下降，导致周边建筑物、铁路路基、道路沉降及不均匀沉降，在帷幕外侧设置回灌井；回灌井设计井深5～7m，井底控制标高28.100m，井间距20m，共计11眼；北侧帷幕外为邻村排水沟补给，不设回灌。
3支护设计计算
3.1支护桩设计
3.1.1计算参数选择
（1）基坑深度H（m）5.000，嵌固深度（m）4.000，混凝土强度等级C30，桩径0.800米，桩间距1.2米，冠梁高0.5米，宽0.85米，水平侧向刚度0.037MN/m。
（2）超载信息：均布荷载15（kPa；商业楼基础作用荷载75kN/m，作用深度1.5米，距坑边1米，作用宽度10米。
（3）土层参数
（4）支锚信息
3.1.2计算工况
工况1：开挖至2.5米；工况2：加设第一道锚索；工况3：开挖至5米。
3.1.3内力计算
3.1.4配筋计算
（1）截面参数：桩的纵筋级别HRB400，桩的螺旋箍筋级别HPB235，间距200mm。
（2）配筋计算
3.2整体稳定验算
计算方法：瑞典条分法
条分法中的土条宽度：1.00m
滑裂面数据：整体稳定安全系数Ks=1.487；圆弧半径（m）R=10.223；圆心坐标X（m）X=-0.357；圆心坐标Y（m）Y=6.157
抗倾覆安全系数：
Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩，对于内支撑支点力由内支撑抗压力
决定；对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。
注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。
工况1：
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1锚索0.0000.000
Ks=3.516>=1.200，满足规范要求。
工况2：
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1锚索308.000185.354
Ks=4.949>=1.200，满足规范要求。
工况3：
序号支锚类型材料抗力（kN/m）锚固力（kN/m）
1锚索308.000185.354
Ks=1.750>=1.200，满足规范要求。
安全系数最小的工况号：工况3。
最小安全Ks=1.750>=1.200，满足规范要求。
3.3降水计算
（1）计算模型：潜水完整井。
（2）计算参数：水位降深10.000m；过滤器半径0.200m；水头高12.000m；渗透系数5.000（m/d）；单井出水量60.000（m3/d）；
（2）基坑涌水量计算：
根据《规范》7.3.11条确定降水影响半径R=154.919（m）
根据《规范》7.3.10条确定基坑等效半径r0=54.414（m）
由《规范》E.0.1条计算得基坑涌水量=1634.166（m3/d）
（4）降水井的数量计算：
单井出水量按60.000（m3/d）计算，需要降水井的数量=28
4施工技术要求
4.1施工顺序
支护桩施工—旋喷桩试桩—旋喷桩施工—降水井施工—降水开始—支护桩冠梁—监测布点、监测开始—开挖第一层土—第一道锚索（土钉）—开挖第二层土—人工清槽。
4.2支护桩施工
选择正循环回转泥浆护壁成孔工艺，导管水下灌注砼成桩选择MPJ-300型钻机及冲击钻配用2PN泥浆泵。排桩宜采用隔桩施工，并应在灌注混凝土24小时后进行邻桩施工
4.3止水帷幕施工
桩间设置高压旋喷桩止水帷幕，帷幕桩径800mm，桩底、顶相对标高同支护桩标高，采用三重管法施工三管提升速度8～12cm/min，砂层部位取小值；钻孔施工时钻孔偏斜率应控制在1%以内。
4.4锚索施工
（1）工艺流程：放线定孔位→钻孔→预应力锚索制作安装→安放锚杆及止浆塞→一次注浆→二次注浆→腰梁→加垫板→加载预应力→锁止。
（2）钻孔：钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。为确保钻孔效率和保证钻孔质量，采用地质钻机带麻花钻及潜孔钻。
（3）锚索制作、安装：钢绞线下料长度为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。在内锚固段的范围内穿对中隔离支架，间距60cm，两对中支架之间扎紧固环一道；张拉段扎一道紧固环，并用PVC塑料管穿套，内涂黄油；最后，在锚索端头套上导向帽。
（3）锚固法注浆：锚固法注浆采用排气注浆法施工。注浆管插至孔底，水泥浆由孔底注入，空气由锚索孔排出。
（4）锚索的张拉：考虑锚索张拉完毕锁定时有损失，在施工中锚索预应力张拉到锁定值的1.8倍时，进行锁定。
4.5腰梁设置
在锚索位置设腰梁一道，采用18a槽钢两根，用50*5扁铁双面焊接连接，每对槽钢设置四道连接点。
4.6挂网喷浆
面层钢筋网按φ6.5@200×200布置，喷砼C20，厚度80mm。喷射混凝土作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm；钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，钢筋保护层厚度不宜小于20mm；喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为3～7d。
面层沿边坡走向每25米需设置伸缩缝，缝宽20mm，缝内用沥青麻筋填塞；伸缩缝间距可根据实际情况进行调整，并在伸缩缝两侧采用两排植筋，植筋沿桩身自上而下间距为500mm，其余参数与面层钢筋网固定植筋相同；将面层钢筋网与桩身拉结。
4.7降水作业
降水井中的潜水泵在开始抽水时，采用逐次下放的控制方法，即从静止水位到降水井底，平均分四次均匀下放潜水泵，抽水延续时间不小于5昼夜，经对周边建筑物沉降监测数据结果分析变形稳定，再继续下放潜水泵，形成逐次渐进抽水，防止由于形成急剧降落漏斗对周围建筑物产生损坏。
5试验与监测
5.1锚杆抗拔承载力检测
检测数量为锚杆总数的5%，且同一土层的锚杆检测数量不应少于3根，检测试验应在锚固段注浆体强度达到设计强度的75%后进行。抗拔承载力检测值取轴向拉力标准值的1.3倍，所有锚杆经检测合格，满足设计要求。
5.2基坑位移和沉降监测
支护结构位移监测报警值基坑顶部水平位移30mm，基坑顶部竖向位
20mm，临近建筑物裂缝1.5mm，根据现场观测数据，全部在规范许可范围内。
5.3桩身完整性检测
采用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量不宜少于总桩数的10%，检测结果全部为Ⅰ类桩。
5.4止水帷幕墙身完整性检测
止水帷幕在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性，钻芯数量不宜少于总桩数1%，且不应少于3根，经检测合格。
6结束语
排桩支护结合预应力锚索施工方案能够满足施工安全，基坑变形较小。止水帷幕的设置有效的防止了地下水向基坑的渗漏，满足高水位地质条件的基坑要求。基坑降水回灌技术的应用，保证了周边环境地下水位的稳定，同时减少了地下水的浪费，是一项值得推广的技术。
参考文献：
[1]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
[2]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
[3]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
[4]《建筑施工手册》中国建筑工业出版社