紧邻地铁出口的深基坑支护技术

1工程概况
该工程位于西安市长安区长安路西侧，建筑面积约10万m2，拟建建筑物为高层住宅楼和写字楼各1栋，框架剪力墙结构，地上32层和25层，裙楼3层，地下车库3层，基坑开挖深度为18.5m。
拟建场地内地形较为平坦，属黄土区域。基坑开挖揭露及基坑支护稳固体形成时所遇的地层主要有第四系全新统人工填土，上更新统风积黄土、残积古土壤及中更新统风积黄土、冲击黏性土。
2工程特点和技术难点
基坑东侧紧邻地铁2号线某出口，地铁出口基础埋深约7.5m，即地表下7.5m深度范围内不得布设锚拉体系；西侧南段紧邻小学教学楼，为3层已有建筑，独立基础，基础埋深2.2m，地基采用灰土垫层；西侧北段为小学围墙；南北两侧支护环境条件较为简单。
3技术措施
3.1基坑支护设计方案
基坑支护设计遵循安全、可行、经济、合理的原则，按场地环境条件分段采用不同的支护设计。支护平面布置见图1。
1）Ⅰ-Ⅰ断面：该段基坑开挖深度18.5m，采用钻孔灌注桩作排桩+预应力锚索联合支护。钻孔灌注桩有效桩

图1　基坑支护平面布置示意

长26.6m（含虚桩0.5m），桩径为800mm，基坑外一字形布设，桩间距1.5m，桩体混凝土强度为C30。排桩桩顶标高现地表-0.00m，排桩钢筋笼主筋为22根φ22mm的HRB335钢筋，螺旋箍筋为φ10mm@100mm，加劲筋为φ16mm@2000mm，钢筋保护层厚度为50mm。桩顶设600mm×800mm冠梁，主筋为5根φ16mm的HRB335钢筋，肢箍φ8mm@150mm，混凝土强度为C30。预应力锚索共4道，分别设在-4.5m、-8.0m、-11.5m、-15.0m层，成孔孔径150mm，入射角15°，长度20m，锚固段长度15m，钢绞线为3束1×7标准型φ15.2mm钢绞线。轴向受拉承载力设计值350～400kN，锁定值220kN。
2）Ⅱ-Ⅱ断面：该段基坑开挖深度18.5m，采用钻孔灌注桩作排桩+预应力锚索联合支护。钻孔灌注桩的设计同Ⅰ-Ⅰ断面。预应力锚索共3道，分别设在-8.0m、-11.5m、-15.0m层，成孔孔径150mm，入射角15°，长度20m，锚固段长度15m，钢绞线为4束1×7标准型φ15.2mm钢绞线。轴向受拉承载力设计值350～400kN，锁定值280kN。
3）Ⅲ-Ⅲ断面：该段基坑开挖深度18.5m，采用钻孔灌注桩作排桩+预应力锚索联合支护。排桩钢筋笼主筋为20根φ22mm的HRB335钢筋，其他设计同Ⅰ-Ⅰ断面，预应力锚索共4道，分别设在-4.5m、-8.0m、-11.5m、-15.0m层，成孔孔径150mm，入射角15°，长度20m，锚固段长度15m，钢绞线为4束1×7标准型φ15.2mm钢绞线。轴向受拉承载力设计值400～450kN，锁定值280kN。
4）Ⅳ-Ⅳ断面：采用土钉+预应力锚杆支护。土钉孔径120mm，入射角15°，土钉水平方向间距1.5m，垂直间距为1.5m，以梅花形布设，共设12排。第1排土钉距离地表1.5m，其中第4排、第6排及第8排为预应力锚杆，孔径150mm，入射角15°，长度12m，锚固端为9m，设计施加预应力为120kN。土钉长度均为9m，在地表下0.5m处安插长1.0m的挂网钢筋。土钉采用φ25mm的HRB335螺纹钢筋，预应力锚杆采用1根φ25mm的HRB335螺纹钢筋，腰梁材料为25b#槽钢，加斜钢垫与锚头连接。
3.2施工工艺及主要技术措施
3.2.1钢筋混凝土排桩根据工程地质及施工现场条件，钻孔灌注桩选用旋挖钻孔机旋挖成孔、混凝土浇筑成桩工艺。施工工艺流程为：场地平整→桩位放线、开挖浆池、浆沟→钻机就位、孔位校正→钻孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→清孔换浆→终孔验收→下钢筋笼和钢导管→浇筑混凝土→成桩养护。分段制作钢筋笼时，钻孔灌注桩主筋的焊接接头数在35d范围内不应超过该截面主筋数的50%，桩位误差应≤100mm。
3.2.2预应力锚索
1）基坑开挖：钢筋混凝土排桩体系施工完成且其混凝土龄期强度满足规范要求后，基坑开挖结合预应力锚索施工采用分层开挖、分层锚固施工，分层厚度为4m。
2）钻孔及检孔：锚索孔采用人工洛阳铲与钻机机械成孔相结合进行施工。施工前先测量放样准确定出锚索孔位，并编号标识。钻机就位后调整钻杆与水平方向的夹角符合设计值，钻孔过程中，应注意钻孔速度。成孔后检查孔深是否符合设计深度、有无缩孔现象。检孔完成后，将孔口暂时封堵，以免杂物进入孔内。
3）锚索的组成与安放：预应力锚索体由锚梁、自由段、锚固段3部分组成。本锚索采用拉力分散型锚索，锚索制作和安装按照如下流程进行：下料→除锈防腐→焊接导向锥→绑扎→入孔。钢绞线下料长度为孔深加上预留长度；钢绞线采用φ15.20mm高强度低松弛无黏结预应力钢绞线，呈同心圆环形布设，中心为灌浆管，锚索锚固段间距1～2m设置隔离架和紧箍环，使锚索呈节状，以增大锚索的抗拔力，钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0～1.5m设置1个架线环，使锚索能在孔中居中，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。自由段钢绞线外套塑料管，套管前端口应做好隔浆措施，防止灌浆材料进入自由端。安装锚索体前再次认真核对锚孔编号，确认无误后，人工缓慢地将锚索体放入孔内，用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度，计算孔内锚索长度（误差控制在50mm范围内），确保锚固长度。
4）注浆：锚固段使用水泥砂浆注浆，水泥砂浆强度≥30MPa，水泥砂浆配合比为1∶1（质量比），水灰比为0.38～0.45，注浆压力为0.4MPa，为防止水泥砂浆凝固收缩时锚固体与孔壁锚固力的损失，需掺入适量的膨胀剂，一次注浆不满或注浆后产生沉降，要补充注浆，直至注满为止，同时做好注浆记录。
5）锚头制作：锚墩为2根25b#槽钢加斜铁垫板结构，外接OVM45-4锚具。
6）锚体张拉：当注浆体混凝土强度达到设计强度的70%后，可对锚索体进行张拉。张拉前锚垫板表面需清除干净，锚具安装应与锚垫板和千斤顶密切对中，并和锚索体轴线方向垂直，千斤顶轴线和锚索体轴线应在同一轴线上。在正式张拉前用10%或20%的设计拉力进行预张拉，以便锚索的各部位接触紧密，索体完全顺直。张拉分2次进行，第1次张拉按五级张拉（即设计吨位的25%、50%、75%、100%、110%），前四级的稳定时间为5min，后一级的稳定时间为15min。第1次张拉后7d再进行1次补张拉，以便补偿锚索的松弛和地基的徐变等因素造成的预应力损失。在张拉过程中应加强对周围坡面和地表面的观测，以免土体胀起。
3.2.3土钉墙及锚杆
土钉墙或预应力锚杆施工与土方开挖交叉或平行施工，开挖与支护应分层进行，分层厚度≤2.5m，分层长度不大于10m。主要施工工艺为：平整坡面→安设土钉或锚杆（包括成孔、插钢筋、注浆）→绑扎固定钢筋网→喷射细石混凝土面层并进行养护→设置坡顶脚排水措施→验收。
4结语
本工程通过采用钻孔灌注排桩、预应力锚索、土钉墙等施工技术，降低了工程造价，缩短了施工工期，保证了施工安全，为深基坑支护施工提供了参考。

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