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0.工程概况
一炼钢改造工程低位料仓，位于一炼钢办公楼东侧中央大道西侧。地下建筑物的建筑外形尺寸为78.9mx20.3mx12.5m，基底标高—12.5m。施工区域的原自然地面标高0.95m，在基坑东侧，一炼钢的铁路运输线距基坑4.5m，西侧四层办公楼局基坑11m，北侧为火车运输端线，距基坑13m。该工程所处位置的地质地层为：见表1。
场地内地下水为上部滞水，由大气降水与生活排水补给，分布于杂填土中。地下水埋深1.1m左右，为承压水，淤泥质粉土为隔水层顶板，粉质粘土为弱透水层。
1.基坑设计方案与施工
1.1支护设计方案的选择
该基础工程的主要特点是：
（1）施工场地狭小，东侧西侧均有重要铁路线和大型施工设备运行。
（2）基坑开挖较深，自地表计13.5m。
鉴于以上工程地质水文地质条件及基坑周边环境的考虑，对各种支护方案进行科学比较，最后选择上部放坡（1：0.75），下部密排钢桩，锚杆支护结构。这种方案的特点是：施工周期短，工程造价低。其施工顺序是挖土—打桩—挖土—敷设锚杆—挖土。既可以实行平行交叉作业，占地场地小，可在较狭窄的地段顺利施工。
1.2支护设计依据及计算结果
1.2.1基坑—6.5m以上采用放坡形式，坡高1：0.75
β=f（Φ、C、r、H）
NS=rH/c
K=1.1～1.5
当Φ=150时 β=63.810 查手册NS=9.40 则：
H=NSXC/Kr=6.6m大于6.5m 故基坑边坡稳定。
但这一计算结果是当坡顶无地面荷载时才稳定。而实际上，东侧有铁路运输线，西侧有40#塔吊运行，因此必须采取相应的辅助措施加固区域边坡。具体的方法是：东侧的铁路线处于基坑南侧的部分距基坑较近4.5m，放坡前将这一段拆除。运输改至相邻的铁路线上。放坡后的相邻铁路线距基坑外边线3.5m。其坡面喷上30mm厚的混凝土防止坡面上土流失。西侧的塔吊是在轨道上运行，所以在塔吊靠基坑一侧的轨道下面设一排挖孔桩，将塔吊产生的压力直接传至—6.5m以下，从而保证上部边坡的稳定。
1.2.2桩锚支护计算
对于粘性土的设计采用值做进一步简化处理得：
C=0
Φ=300
R=18KN/m3
土压力计算考虑以下因素：
（1）钢管为栏栅式，可透水，不计水压力。
（2）不考虑桩体的摩阻力。
（3）火车与塔吊荷载按大面积均布荷载考虑q2=15KN/m2。
（4）作用在桩顶后的土按堆载计算q1=112KN/m2。
（5）作用在桩顶后的全部荷载为q1+q2=127KN/m2。
（6）桩按浅埋计算
ka=tg2（450-300/2）=0.333
kp=tg2（450+300/2）=3
eaq=qka=41.88KN/m2
设钢桩入土深度6m则：
E1=Rka（H+t）2/2=506.49KN/m
E2=eaq（H+t）=544.44KN/m
E3p=rkpt2/2=972KN/m
以桩上端下1m做为绞支点，桩的底端为自由端，对绞支点取距且满足∑M=0则：
E3（2/3*6+4.3）=E2（13/2-2.7）+E1（2/3*13-2.7）
E3=613.36KN/m
因计算被动土压力不能全部发挥作用可取小于2/3即：
E3/E3p=0.63<2/3 故被动土压力满足要求。
在平衡状态下同时满足∑M=0即：F+E1+E2+E3=0
F=437.55KN/m
设三排预应力锚杆，单锚工作拉力为：Rm=F/3=145.86KN/m
Mmax=Rm（t+H）-eaqH2/2-rkaH3/6=512.88KN/mm3
理论计算要比实际所产生的弯矩大得多，所以乘以折减系数0.74得：M=0.74Mmax=379.53KN/mm3。选Ι32a工字钢做为护坡桩则：
W=692.2KN/m||=200cm3
则：=0.74Mmax/nw n=2.7≈3根
无火车、塔吊区域计算略。
即设锚杆两排、单锚拉力Rm=190KN/m
桩长L=13m Ι32a3根/m
锚杆设计：
锚杆长度必须超过滑动破裂面3m。滑动面与水平方向夹角为：
450+Φ/2=52.50，锚杆入土点到滑动面的水平距离为：a=6/tg52.50=4.6m。即自由段的长度为8m。锚杆采用螺旋钻干钻不排土，高压注浆工艺。螺旋钻直径为150mm，长度为1.5m，钻杆总长度为16m，与水平夹角130。
1.3桩锚施工
1.3.1本工程使用以下机械
（1）柴油打桩机 2台
（2）锚杆钻机 2台
（3）注浆泵 3台
（4）水泥浆搅拌机 1台
（5）交流电焊机 3台
1.3.2打桩
基坑北侧与东侧的北部用与设计等强度的重轨（60KN/m）每延长米打入5根。其他部位的钢桩因单桩打入时由于强度不足而弯曲，所以制成组合装打入。
1.3.3锚杆施工
因施工时间紧迫，所以采用干钻不排土施工工艺。钻杆之间用丝扣连接。横梁用Ι25a工字钢。工字钢焊接到护坡桩上。每一段横梁之间用12mm厚钢板等强度焊接成为一体。
1.3.4应用效果
本工程自开工到竣工历时1个月时间，总计打入钢桩615根，锚杆295根。经过3个月的支护工工程监测，最大变形量为5mm，周边的所有建筑物均为发生破坏，支护工程非常成功。
2.结束语
土层桩锚支护系统因为是一项较为成熟的施工技术，但是往往成功率却在60%以下，因此在具体设计施工过程中要注意以下几个问题：
（1）土压力的计算过程对那些因素考虑，哪些因素不考虑要结合实际情况。否则，考虑过多会使成本费用成倍增长而变得不经济。考虑过少则会因突发情况的出现产生重大事故。
（2）锚杆的孔深必须超过土层滑动面，并且在稳定的土层中达到足够的有效长度。一般有效长度为5-6m。太短不可靠，太长锚杆拉力增加不明显。同时要求螺旋锚头必须有一定至于有一定抗剪强度的土层中。
（3）本工程所采用的锚杆因其锚固体是粉土与水泥浆的混合胶结结构，因此必须实施高压注浆的方法才能提高锚固体的强度，注浆压力不小于0.5MPa。
（4）在深基坑的周围一般有各种管线和建筑物必须加以保护。在开挖前地下水为承压水，开挖后如采用井点大量排水或由于水力梯度与径流速度增大，会造成土体强度降低，土颗粒被搬运，从而造成因地面沉降或滑坡而产生被保护对象的损坏，以致造成重大事故。所以最好做基坑内的盲沟集水井，并做好桩间土的封闭。
（5）因施工后的锚固体曾树根状，其影响范围的土体的应力状态十分复杂，如何计算土体受力后应力变化还待进一步探讨。
一炼钢改造工程低位料仓，位于一炼钢办公楼东侧中央大道西侧。地下建筑物的建筑外形尺寸为78.9mx20.3mx12.5m，基底标高—12.5m。施工区域的原自然地面标高0.95m，在基坑东侧，一炼钢的铁路运输线距基坑4.5m，西侧四层办公楼局基坑11m，北侧为火车运输端线，距基坑13m。该工程所处位置的地质地层为：见表1。
场地内地下水为上部滞水，由大气降水与生活排水补给，分布于杂填土中。地下水埋深1.1m左右，为承压水，淤泥质粉土为隔水层顶板，粉质粘土为弱透水层。
1.基坑设计方案与施工
1.1支护设计方案的选择
该基础工程的主要特点是：
（1）施工场地狭小，东侧西侧均有重要铁路线和大型施工设备运行。
（2）基坑开挖较深，自地表计13.5m。
鉴于以上工程地质水文地质条件及基坑周边环境的考虑，对各种支护方案进行科学比较，最后选择上部放坡（1：0.75），下部密排钢桩，锚杆支护结构。这种方案的特点是：施工周期短，工程造价低。其施工顺序是挖土—打桩—挖土—敷设锚杆—挖土。既可以实行平行交叉作业，占地场地小，可在较狭窄的地段顺利施工。
1.2支护设计依据及计算结果
1.2.1基坑—6.5m以上采用放坡形式，坡高1：0.75
β=f（Φ、C、r、H）
NS=rH/c
K=1.1～1.5
当Φ=150时 β=63.810 查手册NS=9.40 则：
H=NSXC/Kr=6.6m大于6.5m 故基坑边坡稳定。
但这一计算结果是当坡顶无地面荷载时才稳定。而实际上，东侧有铁路运输线，西侧有40#塔吊运行，因此必须采取相应的辅助措施加固区域边坡。具体的方法是：东侧的铁路线处于基坑南侧的部分距基坑较近4.5m，放坡前将这一段拆除。运输改至相邻的铁路线上。放坡后的相邻铁路线距基坑外边线3.5m。其坡面喷上30mm厚的混凝土防止坡面上土流失。西侧的塔吊是在轨道上运行，所以在塔吊靠基坑一侧的轨道下面设一排挖孔桩，将塔吊产生的压力直接传至—6.5m以下，从而保证上部边坡的稳定。
1.2.2桩锚支护计算
对于粘性土的设计采用值做进一步简化处理得：
C=0
Φ=300
R=18KN/m3
土压力计算考虑以下因素：
（1）钢管为栏栅式，可透水，不计水压力。
（2）不考虑桩体的摩阻力。
（3）火车与塔吊荷载按大面积均布荷载考虑q2=15KN/m2。
（4）作用在桩顶后的土按堆载计算q1=112KN/m2。
（5）作用在桩顶后的全部荷载为q1+q2=127KN/m2。
（6）桩按浅埋计算
ka=tg2（450-300/2）=0.333
kp=tg2（450+300/2）=3
eaq=qka=41.88KN/m2
设钢桩入土深度6m则：
E1=Rka（H+t）2/2=506.49KN/m
E2=eaq（H+t）=544.44KN/m
E3p=rkpt2/2=972KN/m
以桩上端下1m做为绞支点，桩的底端为自由端，对绞支点取距且满足∑M=0则：
E3（2/3*6+4.3）=E2（13/2-2.7）+E1（2/3*13-2.7）
E3=613.36KN/m
因计算被动土压力不能全部发挥作用可取小于2/3即：
E3/E3p=0.63<2/3 故被动土压力满足要求。
在平衡状态下同时满足∑M=0即：F+E1+E2+E3=0
F=437.55KN/m
设三排预应力锚杆，单锚工作拉力为：Rm=F/3=145.86KN/m
Mmax=Rm（t+H）-eaqH2/2-rkaH3/6=512.88KN/mm3
理论计算要比实际所产生的弯矩大得多，所以乘以折减系数0.74得：M=0.74Mmax=379.53KN/mm3。选Ι32a工字钢做为护坡桩则：
W=692.2KN/m|
则：
无火车、塔吊区域计算略。
即设锚杆两排、单锚拉力Rm=190KN/m
桩长L=13m Ι32a3根/m
锚杆设计：
锚杆长度必须超过滑动破裂面3m。滑动面与水平方向夹角为：
450+Φ/2=52.50，锚杆入土点到滑动面的水平距离为：a=6/tg52.50=4.6m。即自由段的长度为8m。锚杆采用螺旋钻干钻不排土，高压注浆工艺。螺旋钻直径为150mm，长度为1.5m，钻杆总长度为16m，与水平夹角130。
1.3桩锚施工
1.3.1本工程使用以下机械
（1）柴油打桩机 2台
（2）锚杆钻机 2台
（3）注浆泵 3台
（4）水泥浆搅拌机 1台
（5）交流电焊机 3台
1.3.2打桩
基坑北侧与东侧的北部用与设计等强度的重轨（60KN/m）每延长米打入5根。其他部位的钢桩因单桩打入时由于强度不足而弯曲，所以制成组合装打入。
1.3.3锚杆施工
因施工时间紧迫，所以采用干钻不排土施工工艺。钻杆之间用丝扣连接。横梁用Ι25a工字钢。工字钢焊接到护坡桩上。每一段横梁之间用12mm厚钢板等强度焊接成为一体。
1.3.4应用效果
本工程自开工到竣工历时1个月时间，总计打入钢桩615根，锚杆295根。经过3个月的支护工工程监测，最大变形量为5mm，周边的所有建筑物均为发生破坏，支护工程非常成功。
2.结束语
土层桩锚支护系统因为是一项较为成熟的施工技术，但是往往成功率却在60%以下，因此在具体设计施工过程中要注意以下几个问题：
（1）土压力的计算过程对那些因素考虑，哪些因素不考虑要结合实际情况。否则，考虑过多会使成本费用成倍增长而变得不经济。考虑过少则会因突发情况的出现产生重大事故。
（2）锚杆的孔深必须超过土层滑动面，并且在稳定的土层中达到足够的有效长度。一般有效长度为5-6m。太短不可靠，太长锚杆拉力增加不明显。同时要求螺旋锚头必须有一定至于有一定抗剪强度的土层中。
（3）本工程所采用的锚杆因其锚固体是粉土与水泥浆的混合胶结结构，因此必须实施高压注浆的方法才能提高锚固体的强度，注浆压力不小于0.5MPa。
（4）在深基坑的周围一般有各种管线和建筑物必须加以保护。在开挖前地下水为承压水，开挖后如采用井点大量排水或由于水力梯度与径流速度增大，会造成土体强度降低，土颗粒被搬运，从而造成因地面沉降或滑坡而产生被保护对象的损坏，以致造成重大事故。所以最好做基坑内的盲沟集水井，并做好桩间土的封闭。
（5）因施工后的锚固体曾树根状，其影响范围的土体的应力状态十分复杂，如何计算土体受力后应力变化还待进一步探讨。