锚喷支护技术在基坑开挖施工中应用.doc

锚喷支护技术在基坑开挖施工中的应用 提要 本文介绍锚喷支护技术的原理，以及在建筑工程基坑支护应用中的实用性、可靠性、经济性。 关键词 锚喷支护、建筑工程、基坑、锚杆、抗拔力、喷射砼、注浆锚喷支护技术是国外70年代开始应用的新兴支护技术，80年代引入我国，主要在治理边坡、隧道支护等大型土木工程中应用；90年代才开始应用于房屋建筑基坑支护，由土层锚杆与挡土板共同组成支护结构。1 锚喷支护作用原理与多种传统边坡支护手段比较，采用锚喷支护技术施工其经济效益与边坡稳定效果更显优越性。此外，锚喷支护基坑边坡具有及时、快速，随挖随支与基坑开挖同时进行，不占独立工期，占用最小施工场地。混凝土砂浆在高压空气作用下高速喷向受喷面，在喷层与土层间产生嵌固层效应，从而改善边坡受力条件，有效地控制侧向位移，保证边坡稳定。锚杆深固于土体内部，主动支护土体，并与土体共同作用来有效地保护与提高周围土的强度。使土体变荷载为支护结构体系的一部分。从而使原来的被动支护变为主动支护。钢筋网有效地调整喷层与锚杆内应力分布，增大支护体系的柔性与整体性，而传统支挡结构都可归为被动受力结构体系。2 基坑锚喷支护的主要技术要求当锚喷支护锚固段锚杆受力时，首先通过钢筋（钢绞线）与周边的水泥砂浆的握裹力传到砂浆中，然后再通过砂浆与周围土的摩阻力传递到整个锚固段。抗拔试验表明，当拔力不大时，锚杆位移量极小；拔力增大，锚杆位移量加大；拔力增到一定量时，变形不能稳定，此时认为已经达到抗拔破坏，这种破坏是砂浆与土层间的摩阻力超过了极限。因此，必须通过结构设计计算来确定锚杆直径与长度、钢筋网的直径与间距，保证锚喷支护结构的可靠性。锚杆抗拔承载力还与土层的性质有关。承载力随土层的力学性能、力学强度提高而增加，单位荷载的变形量随土层的力学强度提高而减少。锚杆锚固段要尽可能埋入力学强度高的土层，如砂层、卵石层及岩层，并尽量采用扩孔锚杆或多节扩孔锚杆以增强锚固力。灌浆压力对锚杆的抗拔有很大作用。在砂类土中，如加大灌浆压力，能使水泥浆颗粒渗入到周围土层中去，就增加了锚固体与土层的摩擦力，从而增加了锚杆的抗拔能力。有试验表明，1215m长的锚杆在粉砂中，当灌浆压力为 1Mpa，其极限抗拔力为 100kN，当灌浆压力增加到2.5 Mpa时，抗拔力达300kN尚未破坏。除此之外，锚喷支护安全还与施工组织管理有关。土方开挖时不能扰动土体，应沿坑内侧边分层分段开挖喷锚施工槽；挖出作业面后及时修整边坡，立即进行喷锚网支护施工；下一层土方开挖应待到上一道锚杆抗拉强度达到设计值80方可进行，间隔时间宜为7天。3 工程实践3.l 工程简介福州美林湾二期工程地上由13#、7#、1415#、21#、28#楼8幢1118层住宅楼组成，建筑面积约5万m2；地下一层（连体），建筑面积1.5万m2。所在地原为拆迁地与花圃地，经平整后地势平坦，场地西侧邻近金山流花溪河，再往外邻近乌龙江，水量较大。地下室开挖深度约4.60m5.10m。土方开挖量约为75500m3。3.2 支护方案的确定本基坑位于软土地基，而且开挖较深，设计初期曾考虑采用排桩水平撑支护，这种支护位移可以得到较好的控制，可靠性高但造价昂贵，而锚喷支护在福州地区已应用多年，技术已成熟，更为重要的是土方开挖为施工提供方便，且节约投资，缩短工期，按以往经验软土深基坑一般不超过5.0m为宜，而本基坑深达5.1m，在基坑边环境复杂，紧邻建筑物与河道等多种不利条件。通过设计单位与建设单位专家组的多方研究论证，认为可以采取局部加固措施与基坑坡脚采用打入木桩稳定边坡坡脚措施，采用锚喷支护是可行的，它比排桩支护可节约近50万元。表1 各岩土层分布情况及其物理力学性质土层名称土层厚度（m）容重（kNm3）内聚力C（kPa）内摩擦角（）杂填土04331801512粘土质填土0022175淤泥质填土093216.5510淤 泥3060154典型的支护断面：水平锚管采用由直径48，厚3.0mm的钢管，长度为12m15m，水平与垂直间距分别取1.2m，倾角5度。锚管上布置孔眼。锚管入土端焊有89锥形扩大头，以便使压力灌浆后在锚管周围形成粗大毛面增大摩阻力。水平锚管未端间用222加强筋连接成一体。淤泥层中的水平锚管表面还形成倒刺。面层钢筋网为6250250，复盖形成到坡顶的地面（宽0.5m）并回击入钉固定在坡顶。锚喷网厚度为10cm。由于基坑位于淤泥层中，而淤泥的抗剪强度低，自稳能力差，所以在整个基坑范围内增设一排密排120木桩，稳定坡脚，木桩采用松木，长4.0m,深入基坑底下2.0m、2.2m。3.3 施工工艺锚喷支护施工工艺流程是：施工准备坑边土方开挖（分层、分段）修坡初喷砼（视边坡情况）锚杆制作安装挂网、焊接复喷砼注浆养护。3.3.1 土方开挖土方分四层开挖，先挖周边后挖中间；开挖进度以确保锚杆注浆与喷射砼的工艺时间为主，并结合锚喷支护施工进度进行安排。（1）第一层土方沿坑边开挖，宽度为6.0m、深度1.5m，由南往北顺序进行。（2）第二层土方沿坑边开挖，宽度为6.0m、深度1.3m，由南往北分段跳槽施工，每段长度10m，间距10m。一次挖出四个工作面，此时第二层土方以达2.8m深，工程桩已露出，应及时砍桩以便支护施工。考虑到基坑内侧土体侧压力对桩基的影响，该层土方应按规范要求放坡。（3）第三层土方沿坑边开挖，宽度为6.0m、深度1.2m，由南往北分段跳槽施工，每段长度6m，间距6m。其余要求同第二层。（4）第四层土方开挖全断面施工，由南北向中间进行，挖至设计标高。一次挖出四个工作面，周边挖土必须紧密配合喷锚网施工，每层锚杆成孔、放筋、注浆，挂网，喷射砼等工序全部完成后，才能进行下一层开挖，周边每段开挖长度，第一层不超过20m，第二层以下不超过15m，若一天施工长度超长，则采取跳槽开挖，下一层开挖应待上一层水泥砂浆与喷射砼达到一定强度后再进行（至少48h）。3.3.2 修坡按设计要求的放坡角度修坡，去除表面松土并修整平直，但要尽量保持表面精糙。3.3.3 初喷初喷即第一次喷射砼，配合比为水泥:砂:石子=1:2:2细石砼，内掺4%水泥用量的速凝剂，初喷厚度为30mm，在初喷前埋设好喷射砼厚度标记。3.3.4 锚管制作安装锚管采用48mm，t3mm的焊接钢管，在钢管周边每隔300mm（沿长度方向）开设3个呈120的注浆孔。锚管端头采用7089mm钢管作为导向扩大头。锚管焊接采用316钢筋搭接焊，焊接时应保证杆体在同一轴线上。3.3.5 木桩木桩利用挖土机勾斗施压，长度4m，桩顶标高大部分为-2.8m,局部为-3.5m。3.3.6 注浆本工程锚管采用全长注浆施工，浆体采用1：0.5水泥砂浆，并掺0.05水泥用量早强剂。注浆压力：杂填土为0.3Mpa，淤泥层为0.65 Mpa。3.3.7 布网及加强骨架钢筋按设计要求铺设6250250钢筋网，钢筋网采用人工绑扎，上、下两层之间钢筋连接要点焊。骨架加强钢筋用16，纵横向间距同锚杆（管），间距，骨架钢筋与锚管头之间采用“L”型钢筋头焊接或三角夹焊。3.3.8 第二次喷射砼砼配合比，掺合同第一次，喷射厚度大约为70mm，使整个喷射砼厚度达100mm，为了上、下层喷射砼有更好的连接，下部面层，喷成45度斜面。3.3.9 养护喷射砼终凝2小时后开始浇水养护，养护37天。3.3.10 泄水管视支护面上排出的水量，在支护面上设置502500泄水管（泄水管长12m），将支护壁附近的地下水排出，以减小支护壁的压力。3.4 施工监测土钉支护不同于排桩撑式支护，它是被动作用，因此位移相对较大，特别是在软土地基。基坑支护稳定性关系到整个项目能否顺利实施，也关系到附近建筑物、城市管网及道路设施的安全；况且，本基坑施工恰逢雨季，采用信息化施工方法，对基坑施工的全过程进行监测就显得尤为重要。（1） 针对本工程实际制定详细的监测方案，由总工程师把关。在基坑周围共布置了11个测斜点，并在周围建筑物上布有沉降观测点；结构施工期间做到每日一测，确保在第一时间发现安全隐患。（2） 支护结构水平位移预埋测斜管监测坑底水平位移及基坑周围6m范围内建筑物、构筑物的水平位移、沉降以及倾斜度，做好预警分析工作。（3） 建立完善的预警报告制度，在监测过程中发现坡顶连续三天以上位移速率大于3mm且不收敛、坡顶累计位移50mm、坡顶地面明显沉降、地面明显开裂时应报警。根据设计意见采取相应措施。（4） 根据岩土工程勘察院提供的监测报告，本工程基坑施工期间，各监测点累计位移最大值47.68mm，最小值19.55mm；位移速率均在3mm/d以内。土方开挖过程曾出现局部地面开裂，但未造成险情。3.5 工程体会（1） 锚喷支护施工开挖方便，节约开支，缩短工期，经济效益显著，在条件许