喷锚结合土钉墙支护技术在基坑开挖施工中的应用

喷锚结合土钉墙支护技术在基坑开挖施工中的应用

杨鹤亭

深圳市金陆机械有限公司

摘要：介绍某基坑支护设计与开挖施工过程，在分析场地土层性质的基础上，采用喷锚支护措施和土钉墙支护技术，制定合理实用的施工方案，以简单的施工技术和较低工程造价成功处理该基坑的开挖支护工作。

关键词：深基坑；地质条件；喷锚及土钉墙支护；基坑变形监测

1、场地工程地质条件

某市花园商住楼工程场地原属海湾滩涂，后经吹填（砂）土和人工拖填土堆高平整。场地较平坦，地面相对高差约1.0—1.7m。各土层岩性及物理力学特征经研究参考如下：

（1）人工填土层：场地地表均有分布，色较杂，以浅灰黄~黄色为主，局部深黄色，稍湿，松散。总体下部为冲填砂土，上部为拖填粉质粘土组成。局部含少量建筑垃圾等。层厚4.00~7.80m。

（2）淤泥质粉质粘土：其成份复杂，含有机质（包括腐木碎屑等），以淤泥质粘土为主，次为淤泥质粉质粘土，局部见淤泥质粉,细砂或淤泥,泥炭土等，呈互层,透镜体或混杂产生，颜色为灰~深灰色，局部灰黑色，软塑。层厚1.20~13.80m。

（3）中砂:浅灰色，局部灰色，饱和，松散～稍密。主要由中砂粒，次为细粗砂粒组成。局部过渡过细,粗砂。该层上部局部含较多淤泥过渡为淤泥质细,中砂。该层层厚1.50~15.80m。

（4）粘土:灰色，可塑，局部过渡为粉质粘土。层厚0.80~6.20m。

（5）粘土及粉质粘土：浅灰杂浅红色，局部浅灰黄,浅黄杂浅红,浅灰白色，可~硬塑。层顶埋深15.60~26.50m。

场区内无断裂构造带等不良地质现象，属II类稳定场地。1层上部通常不含自由水，其下和2(淤质砂处),3层为孔隙潜水，大气降雨是地下水主要补给来源。终孔测得混层水位埋深2.80~3.90m。

2、地表及地下水的处理

（1）采用水泥土深层搅拌桩做超前支护和止水帷幕。

（2）在基坑施工过程中，每开挖一层土方均应沿坑底设置临时集水井、排水沟等。在开挖的同时放入抽水泵进行抽水，确保基坑不积水。随着开挖深度的增大，可逐渐将降水坑加深。

（3）基坑开挖时在坑顶四周设1道排水明沟，经地表面排出坑内抽排的积水，同时阻挡外界水流入坑内，经三级沉淀池沉淀后汇入市政管网。

3、基坑支护设计及施工方案

本工程基坑开挖支护深度为7.24-8.87m。为确保基坑土方开挖、地下室施工及周边建筑物和市政设施的安全，需对其进行临时支护设计及计算。本基坑支护结构形式：东段，西段及北段（约290米）采用放坡+锚杆土钉墙支护；南段（F-G段，约154米）,采用约80º的接近垂直开挖加锚杆喷锚网支护；南段（D-E-F段，约56米）采用放坡+排桩+锚杆支护形式。采用水泥土深层搅拌桩做超前支护和止水帷幕。本工程基坑分为三个支护段，其中南段（F-G段）、东西北段两个支护段使用了喷锚结合土钉墙支护技术，以下将分别介绍这两个支护段的施工方法。

3.1南段（F-G段）

场地地质资料揭示，该支护段开挖面以上地质条件良好，可进行放坡和天然开挖，但由于实际场地空间较窄，放坡开挖不可行，且基座下卧地层中存在软弱淤泥或淤泥质土，故设计采用约80º的接近垂直开挖加喷锚网支护的挡土支护结构方案。

具体设计及施工方案如下：①纵横布设土层锚杆，间隔1.5m×1.5m，并呈菱形布置；②锚杆孔径为110mm，拉杆为φ25钢筋，锚杆为φ48钢花管，采用机械直接打入至设计深度12m处；③在坡顶边外侧1.0m处加设φ48垂直土钉，L=2.0m@1.5m，并与锚网焊接牢固；④锚杆注浆压力>0.5MPa，全长灌注水灰比0.5的水泥浆；⑤面层网筋采用φ6@250×250，上下层搭接采用焊接，另菱形布设φ16加强筋；⑥每层锚杆用2根φ25加强筋横向布设，通长设置，焊牢于土钉头上；⑦喷射C20混凝土面层，厚度≥100mm。

3.2东段、西段及北段

场地地质资料揭示，该支护段场地地质条件良好，且有较阔的放坡空间，但坡脚下卧地基为软流塑淤泥，若采用天然放坡开挖，则其边坡难以保证在地下室结构完工前保持安全稳定，该段挡土工程也十分重要，故设计上采用40º放坡加土钉喷锚网支护的挡土支护结构方案。

具体设计及施工方案如下：①采用40º放坡加喷锚网支护的挡土支护；②布置6排φ25土钉，L=2.5m，按1.0m×1.5m网格状分布；③在-4.0m设1排锚杆，L=8m，锚杆孔径110mm，拉杆为φ25钢筋，另在坡顶边外侧1.0m处加设φ25钢筋，L=2.0m@1.5m，并与锚网焊接牢固；④锚杆注浆压力>0.5MPa，全长灌注水灰比0.5的水泥浆；⑤面层网筋采用φ6@250×250，上下层搭接采用焊接，另菱形布设φ16加强筋；⑥每层锚杆用2根φ25加强筋横向布设，通长设置，焊牢于土钉头上；⑦对土质不良段应分别喷射C20混凝土底层和面层，厚度≥100mm。

4.基坑施工及其技术措施

1.技术措施

⑴基坑开挖要自上而下分层进行，每次开挖高度按锚杆或花管的排距确定，横向分块段间隔开挖，不得随意开挖或一次开挖挖到底，并随开挖随支护，即挖土服从锚杆支护施工工序。

⑵锚孔采用XJ/100-1型钻机用压水钻进法成孔，并将孔内残土沉渣冲净，锚杆每2m长设置1道定位器。浆体水灰比0.5，渗入水泥用量0.5%的FDN早强剂，采用ZDN15/40型浆泵进行二次灌浆，两次压力分别为0.5MPa和2.0MPa，杆体与孔壁之间（包括自由段）均须满浆，锚杆头用φ16加强焊接于网筋上。对于蠕变的淤泥和粉质粘土，若开挖时难以直立则应停工，并用超前锚杆（锚管）技术进行加固。

5.现场施工管理要点

①严格遵守施工操作程序，每道施工环节、锚杆间距、长度、编网、焊接等均应按图纸及规范要求进行，注浆时应达到标准压力且注浆量饱满；②严格控制材料质量，特别是锚杆、锚管、花管、水泥、砂石等；③加强监督，对每一道工艺都应严格检查，发现问题及时处理；④掌握开挖深度，以保证边壁稳定，待土层喷锚支护稳定后方可继续开挖；⑤严格监测，发现局部渗水量较大或边壁变形较大时，应及时采取有效措施，如高压注浆阻水，改变锚杆参数等，以确保边壁的安全和稳定；⑥加强施工人员的管理，组织严密，科学施工，杜绝一切事故发生。

6.基坑支护周边环境监测

6.1测点布置

在基坑周边边坡每隔20-30m设一个水平位移监测点，每隔20m设一个垂直位移监测点，沿基坑四周坡顶各设一个水平位移监测点。在场地西、南侧临近的水泥道路上每隔20m设一个垂直位移监测点，基坑开挖前在距基坑侧边20m的东、西侧各设一个监测基准点。

6.2变形监测

本基坑工程采取人工观察和仪器测量相结合的方法进行监测，人工观察采取每4h沿坑壁及基坑四周进行观察并做好记录，仪器测量采用高精度水准仪和经纬仪进行，且每开挖一层，支护一层锚杆、锚管、土钉，各观察一次，支护施工完毕，底板、柱（剪力墙）等地下结构施工期间每二周监测一次，直至土方回填完毕。本工程测得南段（F-G段）和东西北段基坑边壁最大内倾变形分别为15mm和12mm，最大沉降量分别为18mm和14mm。

7.几点体会

7.1本基坑工程采用喷锚网、土钉网等多种形式支护结构，实践证明不但技术简单易行，而且在造价方面具有极大的优势，明显低于其它形式支护结构，基坑边壁稳定和效果良好，不会出现较大险情，可保证基坑稳定。

7.2与传统的深基坑边坡做法相比，喷锚支护在同等条件下具有及时、快速、随开挖随支护等优点，基本上与基坑开挖同步进行，不占用独立工期，且占用场地少和实际效果好，施工时噪音小，不会造成环境污染。

成功的设计方案需要通过实际施工来实现并达到预期效果，在喷锚支护施工过程中，锚杆长度、注浆压力控制、挖土配合和顺序等均与工程方案的实施成败关系密切，因此严格的现场施工管理是该项施工技术顺利实施的有力保证。