喷锚网支护技术在狭小场地深基坑中的应用
2009-09-28
喷锚网支护是锚杆、钢丝网、喷射混凝土相结合的联合支护方式。可最大限度地利用边壁土体的自稳能力，使结构处于最佳受力状态，根据监测数据可随时调整支护参数，具有很大的灵活性，特别是在周边环境复杂的情况下，因所需设备简单、所需场地较小而具有较大的优越性。
1 工程概况及工程地质条件
图1 基坑平面图
该工程位于河南省平顶山市，总建筑面积7200m2。主楼两栋，高约83m，地上20层，地下2层，框剪结构，筏板基础，基坑挖深约9.0 m，为图1中的1#和2#基坑；裙楼两栋，地上4层，地下1层，框架结构，筏板基础，基坑开挖深度约5.0m，为图1中的3#基坑。该建筑物的周围环境比较复杂，北侧距拟建围墙约14m，墙外为正建的7层住宅楼；南侧距拟建围墙8.2m，西侧距拟建围墙约4.5m，东侧距拟建围墙4.6m，基坑平面见图1（自然地面标高-1.00m）。
根据《岩土工程详细勘察报告》，工程场地划分两个含水层组：第一层为上层滞水，埋深在自然地面下4.6～5.5m，补给来源主要靠大气降水及下管道渗水；第二层为潜水，具微承压性，水位埋深在自然地面下11m以下。场地内各层土的物理力学性质指标见表1
2 支护方案的选择
2.1 场地评价
基坑场地在开挖深度内主要以粉质粘土和粘土层为主，该土层土质强度高，自立高度大，同时，基坑内水位埋深较深，受地下水影响不大，经计算，临界直立高度Hc=7.07m，所以，基坑开挖过程中，不需采用特殊支护，在场地允许的条件下，可以放坡开挖，局部无大的放坡余地可采用锚喷网支护，但放坡开挖后土体长期暴露于外，会受雨水冲刷或风化导致土质变化而产生蠕变。所以，放坡开挖后，采取素喷方式，保护边坡土体不受风化及雨水冲刷，确保土体原有特性。同时，又能使基坑内施工现场清洁、卫生，保证基础施工在雨季顺利进行。具体素喷方法见图2和图3
图2 素喷、锚喷结构示意图
图3 素喷剖面图（注：摩擦锚杆长1m，水平、垂直间距均为1.5m）
2.2 支护方案的选择
根据现场踏勘实测数据表明：基坑南、北两侧场地较宽阔，可以大放坡，而东西两侧场地狭小，放坡比例很小，北侧可以在预留出支护所需材料堆放、加工的场地后，按1：0.4左右比例放坡；南侧也按1：0.4左右的比例放坡；东西两侧场地狭小，按1：0.1放坡，1#深基坑的东侧和2#深基坑的西侧放坡后采用喷锚网支护。
2.3 锚喷支护方案的确定
设计参数的取值：土体容重γ=19.8 KN/m3，挖深H=9m，内聚力C=29 KPa，摩擦角φ=13°，安全系数K=1.3，外荷载q=10KN/m2，由此，布置6排锚杆，具体参数详见表2及图2、图4：
图4 锚喷剖面图（注：锚杆水平、垂直间距均为1.5m）
3 施工要点
3.1 基坑土方开挖及修坡
基坑土方开挖应分步进行，分步开挖深度主要取决于暴露坡面的直立能力，为给锚喷网施工提供良好的工作条件，每层挖深1.5m～2m，不允许超深开挖。开挖长度应根据交叉施工期间能保持坡面稳定的前提决定，一般在同一轴线开挖的长度为15m～20 m。边坡开挖应最大限度地减少对支护土层的扰动，并严格按规定修坡，防止因分层开挖的误差引起最终基坑外形尺寸的不足。
3.2 锚杆施工
锚杆施工首先是锚杆的成孔，根据地质情况采用人工凿孔或钻机钻孔，按设计的孔位布置，进行测量画线，标出准确的孔位，后按设计要求的孔长、孔的俯角和孔径进行凿孔。其次是锚杆安装，按照设计规定的各排锚杆的长度、直径，加工合格的锚杆，为使锚杆处于孔的中心位置，每隔1.2～2m焊接一个居中支架，将锚杆安放在孔内。最后是注浆，注浆是保证锚杆与周围土体紧密粘和的关键，在安好锚杆的孔内注入1：1水泥砂浆，压力不低于0.4MPa，以确保锚杆与孔壁之间注满砂浆，砂浆内加膨胀剂及早强减水剂，注浆采用由里向外注，需将注浆管插入孔内距孔底约0.5m处，必须在孔口绑扎止浆布袋，防止浆液流出。
3.3 挂网喷混凝土
等锚杆施工完成后，用φ10圆钢与锚杆弯头衔接起来，形成整体。然后迅速在边坡面上，布上一层φ6.5，网格200×钢筋网，网筋之间用扎丝扎牢，网片之间搭接要牢。在上述工序完成后，即可喷混凝土，喷射混凝土是借助喷射机和使用压缩空气将按一定比例配合的拌合料通过管道输送并以高速喷射到边坡受喷面上，凝结后与钢筋网形成薄壁钢筋混凝土板墙。混凝土厚度按设计要求为80～100mm，强度为C30。喷射混凝土时喷枪口与受喷面距离保持在1～1.2m为宜，避免因距离过大而影响受喷面混凝土的密实度，距离过小而造成过多的混合料反弹损失。
3.4 设置测点
监测要设置测点，在施工期间和竣工前定期观测。一是地面下沉值，二是坡面位移值，现场监控测量对喷锚网支护技术尤为重要，通过监测，随时掌握边坡的稳定状态、安全程度，为设计和施工提供信息，以便随时修改设计和施工方案，达到设计和施工最优化。
4 支护工程造价比较
该基坑支护工程为施工单位自带方案的招标工程。参加招标的施工单位共三家，在计费标准相同，施工方案自定的条件下，其中选用人工挖孔加钢支撑的支护方案，投标价为150万元，选用人工挖孔桩加预应力锚杆的支护方案，投标价为182万元，选用喷锚网支护的方案，投标价仅为98万元，由此可见，在深基坑支护方案中，如果地质条件许可，使用喷锚网支护方案是比较经济的。
参考文献：
1.彭振斌 锚固工程设计计算与施工 武汉 中国地质大学出版社 1997
2.余志成 深基坑支护设计与施工 北京 中国建筑工业出版社 1997
3.中国岩土锚固技术编写组 岩土锚固新技术 北京 人民交通出版社 1998
4.厦门市建设委员会 深基坑支护技术 北京 中国水利水电出版社 1999
5.李惠强 高层建筑施工技术 北京 机械工业出版社 2005.5
