基坑喷锚(土钉)支护技术的几点思考.doc

基坑喷锚(土钉)支护技术的几点思考- 【摘要】几年来完成多只基坑支护工程，最近又成功地结束了市区最大、最深的观前公园人防工程基坑支护施工，得到业主的肯定，社会信誉逐渐提高。通过对几年来基坑喷锚支护设计施工中一些技术问题的思考，不断提高设计水平、改进施工方法。【关键词】基坑喷锚支护、支护结构、时空效应、基坑保护等级。1 前言自九十年代苏州引进喷锚（土钉*）支护技术，因其施工速度快，可缩短一半工期，施工设备轻便，材料用量少，可节约工程造价1/32/3的优点，至今苏州一层地下室基坑（深度6m的二层地下室基坑。但在应用基坑喷锚技术过程中，发生不少地面开裂、坑壁塌方、坑地土隆失稳、邻近地下管线破裂、破坏等事故，其原因：主要忽视喷锚技术的局限性，不顾条件地使用喷锚支护，如对松散的杂填土未经加固处理就简单使用喷锚支护，锚杆未穿过流塑状淤泥土中，致使基坑失稳而塌方。对基坑紧邻建筑物不具备放坡开挖地段，基坑保护等级高，水平位移控制要求严格，则需与排桩组合支护；对淤泥厚度大、基坑底落于淤泥土的基坑，也需排桩支护；对软土地区深度大于6m的深基坑使用喷锚支护应谨慎，确保基坑安全。我公司自1998年开展基坑支护设计施工以来，设计能力、施工力量逐渐提高、壮大，今年又引进中科院基坑支护设计计算软件系列，提高了设计的先进性、科学性，已具有能胜任较大、较重要的基坑支护的设计施工能力。“精心设计、认真施工”，几年来完成8只基坑支护工程，最近又成功地结束了市区最大、最深的观前公园人防工程基坑支护施工，得到业主的肯定，社会信誉逐渐提高，市场份额逐年增加，至今年已占市区基坑工程的半壁江山。几年来基坑喷锚支护设计施工中一些技术问题，作为本文探讨主题，旨在提高设计水平、改进施工方法。_*土钉（Soil Nailing）支护技术始于法国，其名称源自法文（Clouage de Sol），法国1972年始于边坡支护，后欧洲普遍使用，又很快传至其它国家。我国于1980年应用于山西煤矿边坡支护，发展到地下基坑支护，扩大到软土支护工程，施工技术人员创造性称其为喷锚支护；院校、设计研究部门、施工单位总结研究基础上编制了技术规程，说明我国喷锚支护技术已是一种成熟的基坑支护方法。2 基坑喷锚（土钉）支护技术的几点思考2.1支护方式的选择按不同条件选择不同的支护方式，详见表1(略)。2.2、填土、淤泥计算参数及支护结构整体稳定系数取值的探讨（1）、填土、淤泥计算参数工程地质勘察报告往往无杂填土、素填土、淤泥等支护结构计算所需的重度（）、粘聚力（c）、内摩擦角（）参数，我们统计了大量的、 c、参数后，得出苏州地区的经验数据，经注浆加固处理后，上述土层的c、值提高1030%，以杂填土c值提高最明显。我们一直以经验数据取值参于支护结构计算，实践证明改用经验数据接近土层实际的，可以采用。（2）、整体稳定系数支护结构计算最后获得整体稳定系数如何取值？我们认为：条分法作稳定分析，整体稳定系数取K=1.21.3为妥，基坑深、土质差取高值，反之取低值；基坑支护施工期受大气降水、地下管道渗漏水及土体徐变等不良因素作用，设计时整体稳定系数宜增加0.10.2。（3）、地面荷载对基坑影响的分析喷锚支护设计前应对基坑周边地面荷载详细调查，尽量使地面荷载取值接近实际，对紧邻基坑边的建筑物基础埋深、距离、荷载值调查清楚。如观前公园人防工程基坑北侧中段紧邻艺苑楼，该楼为框架结构、浅基础，其荷载影响基坑，我们在浅部设计3排灌浆孔、超前锚杆及第一排锚杆为加固杂填土，保护艺苑楼基础，限制水平位移；深部锚杆起基坑支护作用，成功地控制变形在20以内，确保艺苑楼安全（图1）。 （图1）略地面荷载值参加支护计算，是确定支护结构的重要数据；就是在离基坑边的距离大于基坑深度的建筑物荷载，以扩散角法则对基坑壁虽无直接影响，但其仍影响到基坑整体稳定性，降低稳定系数，所以支护设计时仍要进行验算其对整体稳定系数的影响程度。2.3、时空效应在喷锚支护技术中应用时间、空间效应广泛应用在基坑支护技术中，我们喷锚支护设计施工中也应了时空效应，对基坑安全、节约支护结构用材，降低成本起到良好效果。2.3.1空间效应（1）、改变基坑空间形状，缩短基坑边长，增加基坑角点，减少变形量。如将矩形改成八角形，减少支护工作量，减少长边变形（图2）。（图2）略（2）、在场地条件许可下，改一级放坡为二级台阶式放坡开挖，减少土压力，减少支护工作量，降低工程造价（图3）。（图3）略（3）、场地无法满足土体放坡条件时，可以采取坑壁不同坡度开挖。如对上部松散状杂填土及软流塑状淤质土采用缓坡，下部可硬塑粘性土采用陡坡开挖（图4）。（图4）略2.3.2时间效应（1）、先注浆加固土体后，一般应需停歇养护34天，达到一定强度才能开挖。（2）、一层喷锚支护施工结束，切忌立即向下开挖，应在其它地段开挖，养护12天才能向下开挖。（3）、开挖坡面暴露应加快支护施工，一般要求坡面暴露后在16小时内完成支护施工，对未经加固的杂填土、淤质土宜在8小时内完工，若遇大雨应在坡面暴露后立即喷射砼面，并在5小时内完成支护施工。（4）、基坑开挖支护施工后，土体仍在徐变，喷锚支护抗徐变力量弱于其它支护手段，所以要求在地下结构工程施工过程中应及时夯实回填土。2.4、无天然粘（内）聚力的杂填土加固处理无天然粘聚力的松散状杂填土，其破坏往往没有征兆，会突然塌下来，喷锚支护在杂填土中发生塌跨事故屡见不鲜，所以对杂填土需先加固处理后开挖。几年来我们成功地采用注浆法处理杂填土，其粘聚力可从无提高到10Kpa以上，又降低杂填土渗透系数起到防渗作用。2.5、基坑降排水苏州地区基坑地下水有2层。（1）、浅层潜水型地下水面埋深浅（埋深一般1.5m）主要受大气降水补给，在市区在浅部往往有地下管道中渗漏出的生活用水补给，我们采用注浆法组成防渗帷幕减少浅层地下水漏入基坑中，在基坑底布置排水沟，将坑水导入集水井，用水泵排至坑外。在坑壁每平方米设一个泄水孔，使土体中含水及早泄出，减少坑壁水压力，若施工期间适逢雨季宜在基坑四周做排水沟将雨水导至他处。（2）、深层微承压含水层（饱和状粉砂层等）采用井点降水，将地下水水位降至基坑底标高以下，对邻近建筑物应作回灌，达到动平稳，减少建筑物基础的沉降量。2.6、支护结构的优化喷锚支护结构施工时往往千篇一律按常规实施，我们在设计施工实践中认为可以按基坑深度不同、坑壁侧压力大小优化支护结构，现讨论如下：（1）、喷锚护坡用于缓坡开挖、土质较好、土压力较低、坑壁侧压力较小，我们探索钢筋网从6.5双向200200放稀为双向250250，加强筋12，挂网钢筋钉2010001000菱形，翻边宽1m，使坑边做成硬化地坪。（2）、喷锚（打入式锚杆）支护，钢筋网一般采用6.5双向200200，加强筋1416，挂网钢筋钉2510001000菱形，打入式锚杆（48钢管）间距1.21.2 m，焊牢于加强筋上（图5），翻边宽同为12m，施工实践得知苏州地区打入式锚杆设计长度大于10m时，因施工难于达到要求，我们将锚杆间距改为11m，则锚杆长度改短为小于10m，也可满足基坑整体稳定的要求。在土质较好的粘土、粉质粘土（图4）处可将打入式锚杆改为25的钢筋钉，同样达到整体稳定的要求，从而节省施工用材。（图5）略（3）、喷锚（成孔式锚杆）支护一般用于坑壁土质较差或基坑深度大于6m的基坑，钢筋网采用6.58双向200200，加强筋16，挂网钢筋钉2510001000方形，翻边宽12m。孔径100130，锚杆杆体配筋直径按抗拔力设计值计算确定。注浆材料宜用水泥浆或水泥砂浆，抗拔力小者用水泥浆，大者用水泥砂浆。抗拔力设计值大者宜引进“注浆袋”加压法注浆，增加锚固体与土体面的粘结力，锚杆固定于锚板上（图6）或槽钢上。（图6）略2.7、基坑开挖过程中土体有较大变化地段应调整支护结构基坑开挖必须分层分段均衡开挖，且应留0.30.5m的原状土用手工挖至坑底标高。在开挖过程中土体有较大变化应调整支护结构，如观前公园人防工程地下室基坑北侧中段开挖发现有暗河存在，立即进行电算测算，需增加一排锚杆才能确保基坑安全，施工就按修改后的设计执行；基坑南侧东段开挖发现实际土质较原工程地质勘察预测的土质好，经电算测算，减掉一排锚杆基坑仍然是安全的，所以实际施工就减少一排锚杆，节约了施工用材，降低了工程造价。2.8、基坑变形监测及应急措施2.8.1基坑变形监测基坑开挖前在基坑边及邻近建筑物布置监测点，监测点间距一般不大于20m，在距基坑周边不小于2H（H为基坑深度）布置监测基准点，数量不少于两个，基坑开挖前进行监测点及基准点测量，测量至少两次，以取得初始值。基坑开挖及支护施工期间每天监测一次，当监测结果变化速率较大时，每天监测两次，当有事故征兆出现时，应连续监测。支护施工结束后，地下结构工程施工期间每周监测一次直至基坑回填土结束。2.8.2基坑保护等级及警戒值（1）、基坑保护等级参考上海市区基坑变形控制保护等级标准，又按苏州情况略加调整，建立苏州基坑变形控制保护等级标准（表2）基坑变形控制保护安全等级标准表2（略）（2）、警戒值二三级基坑警戒值2025，一级基坑警戒值宜为8；每天变形不超过23，达到警戒值均应报警，研究措施，阻止变形发展，达到稳定，确保基坑安全。2.8.3应急措施（1）、地面出现裂缝，顺裂缝注入水泥与水玻璃混合液，防止地表水灌入增加坑壁压力，地面用水泥砂浆抹平，在裂缝外侧布置钢筋钉，增加抗拉力，稳固变形土体。（2）、水平位移达到报警值，采用水平或斜支撑，在地下结构施工过程中，可采用脚手架加水平支撑，限制水平位移发展。（3）、坡脚滑移，采用砂石草包堆叠坡脚，阻止坡脚继续滑移。（4）、基坑底隆起，用砂石草包等增加坑底上覆荷载，平稳土压力，限止隆起。（5）、基坑底发生管涌，加强井点降水，降低地下水位。3后语几年来，虽然在喷锚支护技术应用上有些进展，但缺乏可靠数据，今后应加强测试数据收集与研究，如：对杂填土注浆后粘聚力、内摩擦角、渗透系数的检测，锚杆抗拔力试验，测得实际抗拔力并与设计值比较，取得较切合实际的土体摩阻力参数；喷锚面层厚度、配筋计算及试验，取得接近实际的数据，其