桩锚式支护结构及其在基坑支护中的运用:浅谈深基坑锚拉钢管桩支护技术

　　摘 要:随着建筑产业的不断发展,桩锚式支护结构在科技研究和实际应用中的作用日益重要,已成为建筑领域中必要而且核心的一步,特别是近年来随着房地产的发展而发展飞速。基坑支护形式越来越多样化,由于软土尤其特殊,本文简单介绍了锚式支护结构在基坑中的运用,总结了一些设计以及检测方面的分析,为软土层中锚式支护结构给予一定指导作用。
　　关键词:建筑 施工 桩锚式支护 检测
　　中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(a)-0056-01
　　随着社会的进步,文明的发展,建筑工程的作用越来越贴近我们的生活,建筑工程产业的进步也无时无刻不改变着我们的生活。城市建设不断地在发展,各种地下建筑物也迅速新兴起来,例如地铁、地下商场及高层建筑的地下人防等等。深度的不断增加给基坑支护的施工带来了很多难题。其中,桩锚式支护结构在最近的工程发展中有起到了不可替代的作用。而桩锚式支护结构这门科学虽然作用巨大,但如何如正确的安装和调试也成为了摆在工程师面前的难题。
　　1 桩锚式支护结构
　　桩锚支护结构就是当一个建筑物施工时,如果需要开挖的基础很深,基坑边的土容易倒塌。为了能正常施工,就必须支护其基坑。桩锚支护是最常见的若干种支护方法其中之一。在开挖之前沿着基坑的周围需要做一圈竖直的基桩,用来阻挡坍塌。为了避免桩在开挖时容易倒塌的情况,可以用水平方向的锚杆来拉住桩。桩锚支护就是桩和锚共同构成的系统。
　　桩锚支护体系是指桩与预应力锚杆联合支护的简称。这种支护形式在国内始于20世纪90年代稍早期,而且直到现在仍是常用的支护形式之一,一般用在于地下一到三层基坑工程。桩主要是以Φ600～Φ1000钢筋砼钻孔灌注桩为主,Φ800～Φ1200人工挖孔桩为其次,而Φ500深层搅拌桩、Φ1200高压旋喷桩。工程条件决定采取何种桩。深层搅拌桩和高压旋喷桩又往往在桩体内插入钢管或型钢,用以增强其抗变形的能力。但也有极个别工程也曾采用Φ127～Φ146钢管桩,那样的话预制桩使用的就会很少。
　　2 桩锚式支护结构在基坑安装的注意事项
　　在基坑的支护设计中,桩锚和土钉的组合式支护结构不仅经济适用而且能够很好的控制支护结构和土体变形,但同时需要在设计中考虑基坑工程环境效应。开挖基坑一般会引起周围地层的位移机理、影响因素和计算方法发生改变,建立一个基坑开挖的模型,编制一个分析基坑开挖位移场性状的二维程序很有必要。土体一般采用线弹性本构模型和弹塑性的D-P本构模型这两种,主要采用单元在土与结构接触面,而开挖方式上模拟基坑的分步和分块开挖。分析越坑在分部开挖过程中利用编制的程序周围环境位移场的变化情况和规律,讨论基坑本身的几何与物理力学指标及开挖方式等因素对位移场的影响因素:支撑刚度、围护结构的刚度、基坑的深度、基坑的宽度、下卧层土体的弹性模量等。还有要优化基坑设计方案,对方案提出有益的建议。
　　在进行土钉和桩锚组合支护结构开挖过程时,要有全方位的检测,监测项目有:地表的沉降、土层压力、位移、护坡的桩弯矩变化等。根据检测数据分析,表明基坑位移、受力受基坑开挖步骤影响最大,土体和支护结构有空间效应。根据要求,施工单位与勘察研究机构组建监测小组,负责监测计划以及质量组织审核。制定如下组织措施:有着检测经验的技术人员组成队伍,重点做好基准点以及监测点的保护;使用专业仪器检测,定期进行标定;现场对测量数据进行检验,复查后上报,建立一个详细的审查制度,所采集的数据和处理结果需要校验后才能最终提交;严格按现行的规范和相关准则进行操作;根据测量及分析的结果,及时调整监测方案的实施;测量数据的储存、计算与管理,由专人采用计算机及专用软件进行;定期开展相应的QC小组活动,交流信息和经验。
　　在基坑的开挖过程中要同时进行模拟分析。偏差、基坑的稳定性、塑性区、支护的受力程度都是被考察的内容,研究表明基坑的沉降、水平偏差、受到的应力、塑性区都具有明显的效能。地表的基坑位移往往不是发生在我们想象的最边缘而是离边缘部有一定的距离。当桩受到一个大的应力时其他方向的力基本可以忽略。在土钉墙支护阶段,喷射混凝土面层最大时可以提高基坑安全30个百分点。而在桩锚支护阶段加预应力锚杆在某种情况下最高可以提高安全系数达到50。但增加不是无限的,也有一个临界值,达到这个值时就会没有效果。
　　坚持分层次分段的开挖与支护的原则。在大多数时候,边坡的破坏是从一个从小到大,从局部到整体的过程。首先,他会找到一个局部的爆破点然后延生到整体。当一个地方的应力值破化达到一个零界值时整个的大规模的破坏开始了。现在城市大楼越来越多,高度越来越高,基坑的深度也随之增加,有的甚至达到90°。然而现今理论计算模式各种边坡稳定的都是建立的在60°左右,与实际的坡度值承载着很大的差距。在边坡开挖之后,原有的应力平衡遭到破坏,是某个点陷入很大的压力。一部分力会通过介质传给周围的土层。而对于一些角度较大的边坡,如有些几乎处于直角这压力更大,就会产生塌方。所以在施工前必须做好规划,确定开挖的强度和宽度,以免产生不必要的后果。采取分成分段的施工方法会明显降低塌方的风险。前期开挖时会有一部分能量传导到下部,然而也会有另外的一部分能量回流在浅层。若采取分层开挖,则当下一层段开挖后,就被后期开挖段吸收并释放。所以,采用分层分段并边开挖边支护会使工程成为一个自我释放能量的过程,最后总的开挖能量留在坡面的较少,这样整个破面的安全就会始终处于一个平稳的状态。
　　基坑的开挖在建筑学上是一个综合工程的体现。为保证主体地下结构的安全,基坑的安全施工和对外部的环境不产生破坏而采取的边开挖边支护的作业方式,包括勘察、设计、施工、监测和检测等,即为基坑工程这项系统的综合工程。基坑工程是土力学基础工程中一个古老的传统课题,同时又是一个综合性的岩土工程问题,既涉及土力学中典型的强度、稳定与变形问题,同时还涉及土与支护结构的共同作用问题。所以,尽管本文讨论的是桩锚式支护结构在基坑安装的注意事项,但由于工程的综合性。各个设计的理论、监测产生的结果还有数值模拟产生的的结果往往不大一样,但各个结果却又不孤立,监测和对数值进行模拟时可以采用设计理论,同样对方也可以做一个互相的补充,特别是在动态系统的设计中尤为重要。
　　3 结语
　　21世纪是信息化,网络化,知识化和全球化的世纪,工程技术必将在科技的进步下飞速发展,而建筑工业必当首当其冲。桩锚式支护结构为建筑工业发展中最重要的一环,怎样使这一关键环节起到作用必为重要的学术课题。所以我们应学习更多的知识,懂得如何提高桩锚式支护结构的正确性和可靠性,为建筑工业的发展奠定基础。展望未来,桩锚式支护结构必将朝着稳定,安全,可靠的大方向发展,期待为建筑工业的发展作出更大的贡献。
　　参考文献
　　[1] 龚晓兰.深基坑工程设计施工手册[M].中国建筑工业出版社,1998.
　　[2] 于志成.深基坑支护设计与施工[M].中国建筑工业出版社,1997.