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摘要：文中以半山悦海花园基坑支护及土石方工程为研究对象，论述了“强锚弱桩”与“强桩弱锚”方案相结合，可以更好的调整锚索结构的空间位置，有效避开锚索施工对周边管线的不利影响。在相近的支护效果下，对比分析了“强锚弱桩”和“强桩弱锚”每延米混凝土的不同用量，总结了“强锚弱桩”方案对桩身受力均匀性和支护成本经济性的有利影响。
关键词：基坑工程； 强锚弱桩； 强桩弱锚； 支护方案； 支护成本；
随着工程建设的飞速发展，深基坑工程中，支护方案经济与安全的合理选择成了工程中的一大难题，特别是“排桩+锚”的组合形式中，在不同地质情况或不同周边环境下，“强锚弱桩”和“强桩弱锚”对支护效果与经济性会产生不同的影响。本文以半山悦海花园基坑支护及土石方工程为研究对象，对比论述了“强锚弱桩”有较好的支护效果及经济性。
1 工程地质与水文地质情况
基坑开挖后，坑壁主要土层依次为（1）杂填土、（2）粉质粘土夹粉砂、（3）粉质粘土、（4）粉砂夹粉土、（5）粉细砂。坑底土层主要为（5）粉细砂及（6）含砾中砂。上述各土层工程性能差，抗剪强度低。基坑侧向土层夹薄层粉土或粉砂，开挖时易形成流土、流砂，支护控制变形与工程止水难度非常大。
2 护方案对比
基坑支护设计方案A-B（强锚弱桩）采用钻孔灌注桩+锚索+竖向止水帷幕组合支护形式。
支护方案剖面图A-B段所示，桩顶放坡1.0m，坡比1：1，留1.0m平台，钻孔灌注桩桩长17.5m，桩径800mm，桩间距1.5m，设置3排锚索，锚固段直径150mm，施工预应力100kN，水平间距1.5m，水平倾角15°，当考虑坡顶施工荷载15kPa时，设计桩身最大变形为11mm；设计桩身最大弯距为371kN•m，锚索平均提供水平拉力206kN。
基坑支护设计方案B-C（强桩弱锚）采用钻孔灌注桩+锚索+竖向止水帷幕组合支护形式。桩顶放坡1.0m，坡比1：1，留1.0m平台，钻孔灌注桩桩长19.0m，桩径1000mm，桩间距1.3m，设置2排锚索（由于地下管线标高影响，采用降低第1排锚索施工深度避开管道，支护方案剖面图B-C段），锚固段直径150mm，施工预应力50kN，水平间距1.5m，水平倾角15°，当考虑坡顶施工荷载15k Pa时，设计桩身最大变形为12mm；设计桩身最大弯距为539kN•m，锚索平均提供水平拉力139kN。
两支护段相邻，岩土体参数基本一致，最终控制的变形预期控制在20mm以内，以满足周边建筑及管线变形的限值要求，达到设计目的。
3 监测数据分析
根据项目施工时埋设的坡顶水平位移监测、土体深层位移监测、钢筋应力监测、土压力计监测的数据，整理分析出沿基坑深度方向上的变化规律。两个不同的区段，相近的地层和开挖深度，采取“强锚弱桩”的方案，开挖后监测实际变形为16mm，其桩身最大弯矩270kN•m；“强桩弱锚”的方案，开挖后监测实际变形20mm，其桩身最大弯矩589kN•m；两种方案都能很好的控制变形，保证周边建筑及管线的安全。
（1）在本项目A-B-C区段支护中，“强桩弱锚”或“强锚弱桩”都能有效的控制开挖后土体的变形，保证施工安全。两种方案的结合使用，可以更好的调整锚索结构的空间位置，有效避开锚索施工对周边管线的不利影响。
（2）本文研究区段A-B-C中，其岩土体参数基本一致，最终变形都控制在20毫米以内，但A—B（强锚弱桩）段，使用桩径800mm，桩长17.0m，桩间距1.5m；而B—C（强桩弱锚）使用桩径1000mm，桩长19.0m，桩间距1.3m。仅从灌注桩每延米混凝土的用量来看，A—B（强锚弱桩）段用混凝土5.7m3，而B—C（强桩弱桩）则需要11.5 m3。对比可以得出，“强锚弱桩”的支护形式，可以大幅度减小桩身的成本，从而最终提升支护工程的经济性。
（3）从桩身的弯矩图可以看出，“强锚弱桩”支护方案中桩身受力的均匀性更好，可以有效的减小桩身的弯矩，从而减小钢筋的内力，达到节省钢材的目的。
4 冲孔灌注桩加锚杆支护具体施工工艺
结合具体的工程基坑支护设计要求，并在明确工程施工现场以及施工要点的基础上，为了能够最大限度的对施工质量以及水平进行提升，尽可能的缩减施工工期，在基坑支护施工工作开展过程中，应该严格的依照施工流程开展，保证各项工作有序的进行，可以提升施工效果。在工程建设中，具体施工流程为：排桩支护先施工→分层、分段开挖土方→分段喷锚支护工程施工。
4.1 冲孔灌注桩施工
4.1.1 冲孔灌注桩的实际设计要求
在工程建设阶段，针对冲孔灌注桩，其围护桩桩径需要科学设计，最好把控在800～1200mm之间。并且，在围护桩强度的控制上，等级需要利用C30水下混凝土，塌落度160～210mm，粗骨料粒径<40mm。桩身纵筋18C22间距均匀布置，螺旋箍C10@150，C16@2000加劲箍，放在钢筋笼内径加焊。钢筋焊接单面焊10d，双面焊5d，接头应相护错开35d，位于同一连接区段纵向受力钢筋的焊接接头面积百分率，应该保证不大于50%。此外，为了能够不断对钢筋笼保护厚度进行增强，在对钢筋笼制作期间，需要做好控制对策，包括：设置定位环等，主筋直径22mm及22mm以上钢筋采用套筒机械连接。同时，桩端全断面进入中风化花岗岩的深度≮1.0m，且桩长≮12.0m（双控）。
4.1.2 冲孔灌注桩施工
（1）强化控制测放轴线，有效对桩位进行把控。在实际的施工工作开展过程中，应该办理好测量控制点和水准点交验手续。并且，在施工工作进行阶段，应该严格的依照设计图纸，做好基准轴线的测放工作，对场内测量控制网进行严格的把控，确保桩位的测放能够有效开展，提升工作的质量和效率。
（2）钢筋笼的制作与吊装：在钢筋笼制作阶段，需要严格依照设计流程开展，在各方验收合格之后，才可以开展吊装工作。同时，将钢筋笼平稳下放内，让钢筋笼的安放放线与设计方向相同。在制作完毕之后，合理开展灌注桩成孔工作。
（3）二次清孔：成孔工序验收合格后，进行第一次清孔工序施工，终孔后以相对密度较低的泥浆压入孔内，逐步把孔内悬浮的钻渣和相对较大的泥浆通过泥浆泵。第二次清孔在混凝土浇灌前，钢筋笼、混凝土导管安装后进行，沉渣厚度小于设计要求厚度后才能浇筑混凝土。
（4）混凝土浇筑：在对这一工作进行阶段，为了可以提升浇筑工作的效果，尽可能的满足工程建设需求，采用商品混凝土浇筑时，混凝土的充盈系数≥1.1。超过桩顶混凝土设计标高混凝土浇灌超高量1D（D表示桩径）。
4.2 土方开挖、人工清坡
在对基坑开挖工作开展期间，需要采取分层分段的方式，均衡的开挖。并且，在施工阶段，需要严格按照设计要求进行，遵循施工流程，一层支护一层的开挖，禁止超挖，即要遵循“超前支护，分层分段，逐层施作。同时，应间隔开挖，机械开挖后应及时辅以人工修整坡面。开挖过程中应防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基坑底原状土，坡面及坑底预留300mm土方用人工开挖或修坡。
4.3 喷锚施工
施工流程：修整边壁→测量、放线→钻机就位→接钻杆→校正孔位→调整角度→钻孔（接钻杆）→钻至设计深度→插锚杆→压力灌浆养护→裸露主筋除锈。
支护锚杆：在施工期间，可以对C25钢筋进行利用，并将其看做成拉杆。然后，沿着沿杆体方向，每间隔2000mm，就焊一支架，提升施工牢固性。同时，针对锚杆钢筋，需要利用绑焊的方式开展，锚杆倾角为15°。
注浆：在对这一施工工作进行以及开展阶段，需要在结合工程现状的基础上，对底压注浆方式展开合理利用，并灌注水泥净浆。同时，在施工期间，排气管停止排气且注浆压力，都一定要满足工程设计的规定和标准，在稳压3min时，注浆工作可以停止。在施工的同时，应做好上层滞水层的排水，提升施工的效果。
铺设钢筋网。
钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设（初喷），分层分段铺设钢筋网A8@200×200。针对钢筋网，务必要将其在边壁上牢牢地固定住，提升稳定性高，边壁上的钢筋网应延伸至地表面，长度为0.5m。
混凝土面层：在对挖土的作业面修整以及处理完毕以后，需要在第一时间对混凝土的面层展开喷射工作，喷射混凝土为1：2：2（水泥：砂：石）细石混凝土（重量比）。并且，在细骨料的利用方面，需要选择采用中粗砂粒径，粗骨料用粒径<2cm碎卵石，混凝土等级为C20，并借助干式喷射的方式，有效的对堵管问题进行规避。
5 内撑式排桩设计方案
工程拟建场地基坑安全等级为一级，结合基坑周边环境及开挖影响地层，基坑支护方式主要采用灌注排桩+钢筋混凝土内支撑支护。排桩由φ1 200mm和φ1 000mm的旋挖灌注桩、φ900mm的三重管高压旋喷桩组成，沿基坑侧壁排列设置，高压旋喷桩对灌注桩之间的间隙咬合，防止基坑渗水。
1）支护桩、立柱桩采用旋挖灌注桩。桩径为1 200 mm和1 000mm，间距1 500mm，桩长15.4～21.1m，桩身混凝土强度C30，充盈系数≥1.1，桩底沉渣≤50 mm。立柱桩进入持力层残积土或其以下层≥15m。
2）三重管高压旋喷桩桩径900mm，桩距700 mm，桩长为进入砂层不小于1.5m，孔位偏差≤5cm，孔斜率≤1.0，导孔孔径≤130 mm，气压0.7 MPa，水压30 MPa，水量75L/min，水泥浆水灰比1∶0.9，浆压>0.3MPa，浆量75L/min，且每米水泥用量不少于650kg。三重管提升速度10～12cm/min，旋转速度8～10转/min。
3）放坡坡面喷射80mm厚C20细石混凝土，内挂φ8@250×250钢筋网。坡率约为1∶0.5/1。挂网短钉采用16钢筋，长0.8m，间距1000mm×1000mm，梅花形布置。
4）冠梁、内撑梁混凝土强度等级为C35，截面尺寸有1400mm×1000 mm、800 mm×1 200 mm、600mm×800mm、800mm×800mm、800mm×1000mm。
6 内撑式排桩施工要点
6.1 旋挖灌注桩施工
工程支护桩、立柱桩均采用旋挖灌注桩，桩径为1200/1000mm（1-1～3-3剖面1 200mm，4-4～8-8剖面1000mm），桩距1.5m，桩身强度C30，桩长为15.40～19.10m，桩数为382根。
旋挖灌注桩施工流程为：放样定位→旋挖机就位→护筒埋设→旋挖成孔→清孔→钢筋笼制作及安放→下导管→混凝土浇筑。根据基坑排桩布置情况建立测量控制网，定位各桩位中心点后稳固安放旋挖钻机，确保钻机水平以免钻杆倾斜导致斜孔现象发生。埋设护筒直径超出桩孔直径20cm，高度高出地面30cm，工程采用护筒直径分别为1.2m和1.4m，护筒中心应与桩孔中心重合，倾斜度≤1%，埋设完成后四周用粘土回填压实避免护筒下沉或倾斜。旋挖成孔采用适宜在中风化层中钻进的SR-250型转挖机，利用钻头钻进搅拌泥土自然造浆，泥浆循环形成泥皮起护壁作用，泥浆比重控制在1.2～1.3，若不在此范围可通过掏渣或向孔内加清水等方法调节。工程灌注桩跳桩施工，临桩间隔不小于4倍桩径或间隔施工时间宜大于36h。旋挖成孔至设计孔深后钻头换成旋挖捞渣钻斗慢转（污、无泥浆循环）以清除余泥、余渣，待钢筋笼在现场分节制作完毕后即可安放，工程桩长较长为15.4～21.1 m，钢筋笼采用机械连接，同一截面内接头≤配筋的50%，间距错开≥35d，钢筋搭接长度为10d，采用塔吊吊装钢筋笼，吊装过程严格控制钢筋笼中心与桩孔、护筒中心均在同一竖直线上，防止钢筋笼碰撞孔壁产生沉渣。导管内径为φ250～φ280，每节长2.5m，采用丝扣连接，导管长度应同时满足二次清孔（下至孔底）和浇筑混凝土（距孔底<0.5m）的要求，使用前重点检查导管严密性，连接处有密封圈且连接牢固方可下放。混凝土浇筑是旋挖灌注桩施工的最关键环节，混凝土质量决定了成桩质量，应严格控制其塌落度、和易性、强度、初终凝时间等相关指标，浇筑混凝土应迅速连续，因此每次浇筑先计算好浇筑量，保证浇筑时间≤混凝土初凝时间/2，否则混凝土初凝会导致堵管，根据混凝土面提升情况提升导管，以确保导管始终埋入混凝土深度为2～6m。混凝土浇筑结束后可拔除护筒并用开挖出的泥土矿渣等回填支护桩上部未灌混凝土部分，孔口用混凝土封住。
6.2 三重管高压旋喷桩施工
三重管高压旋喷施工方法是指水、气喷射加上浆液灌注搅拌混合喷射，“三重”即三层喷射管同时横向喷射高压水和空气，将土体切割后再利用空气的上升力排除破碎土体，同时另一个喷嘴喷射浆液到被切割搅拌的地基中，浆液混入土体起到加固作用。三重管高压旋喷桩施工工艺为：场地平整→测放桩位→拌制水泥浆→钻机就位→钻孔→移钻→插高喷管→高喷作业→回灌→搬迁。清理施工场地，确保地面以下5m内无障碍物，特殊原因无法清除的做好保护措施，场地平整度要求±100mm。严格按照施工图纸由专业测量人员利用全站仪、水准仪等进行测量定位，实地布设，用竹签钉紧桩位，桩位复测桩孔中心移位偏差≤50 mm方可进行下一步施工。按设计确定配合比拌制水泥浆，工程采用水泥浆水灰比为1∶0.9，拌制系统（拌制+储存+运输设备）设置在水泥附近，注意还应设置沉淀池，以便将施工过程中的返浆废液引入沉淀池，沉淀清水排出，沉淀泥土则随基坑开挖渣土运出。钻机机座应平整稳固，且钻杆必须与桩位一致，控制偏差≤10mm，垂直度误差≤1%，钻杆长度应符合孔位设计深度要求。钻孔前先在地面试喷，钻机运转正常后即可开始钻孔，高压泵产生的高压水（约20 MPa）和右圆筒状气流（约0.7 MPa）冲切土体在钻杆周围形成桩径范围的空隙，钻至设计深度后即可拔出岩芯管，换成喷射注浆管注入水泥浆液，插管过程边射水以免泥沙堵塞喷嘴，水压≤1 MPa。高压旋喷作业注意设备启动顺序为：空压机→高压泵→注浆泵，目的在于先向孔内送风和水后再注浆，水泥浆喷出后即可开始旋转提升注浆管，根据不同土层情况调整提升注浆参数，该工程三重管提升速度10～12cm/min，旋转速度8～10r/min。旋喷提升至设计桩顶标高后停止并将钻头提升出孔口，移位钻机进行下一桩体施工。
6.3 基坑开挖与内撑搭建施工
工程开挖深度最大约12.10m，挖深及土方量较大，利用反铲挖掘机从上往下分层开挖基坑，严格遵守先支撑后开挖原则。支护排桩施工完毕后应进行完整性检测，待桩体混凝土强度达到75%以上后开挖基坑，开挖至冠梁底标高100mm或更低，实施C35混凝土冠梁浇筑施工；随后继续开挖基坑至内撑梁底，应满足开挖深度标高<梁底面100mm处标高，考虑到机械开挖的方便及支立模板要求，基坑的边缘按内支撑两侧各1m设置，用石灰洒好边线后用挖机进行开挖，且在有水影响时做好排水沟和集水井及时排除积水。开挖完成后应及时测量桩顶标高及检查桩位偏位情况，确保埋置深度符合设计要求、桩位无偏移。
钢筋混凝土水平支撑体系的施工要点在于把控钢筋、模板加工安装和混凝土施工质量。1）钢筋加工安装。钢筋原材料须有出厂合格证、表面洁净，进场验收合格后方可下料制作；梁钢筋通长设置，纵筋锚固长度>36d，接头设置在构件受拉钢筋应力较小部分，高应力部分设置接头的百分率≤50%；节点处钢筋放置满足冠腰梁钢筋设置在外、主撑在内、连杆在中间的原则，加密箍筋与转角加强箍筋需在腋角加强钢筋范围内设置。2）模板制作安装。工程支撑系统采用九合板模板，其规格、强度、平整度等均满足要求，严格按图纸中轮廓墨线安装，安装完成后检查每一道拉杆和支撑的牢固性。3）混凝土施工。支撑系统混凝土施工尽量在夜晚进行以降低混凝土入模温度，浇筑应从下往上逐层升高，分层厚度为30cm，插入式振捣棒应避免碰撞钢筋，整个浇筑过程应一次连续完成，防止中断产生冷缝，待混凝土强度达2.5MPa后拆除模板。
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