噴錨、深攪止水樁組合支護技術(shù)應(yīng)用

喻峙謀

摘要：云南云銅鋅業(yè)股份有限公司職工生活區(qū)經(jīng)濟適用房建設(shè)工程中地基基礎(chǔ)屬于深基坑施工，基坑開挖深度5～6.5m。場地地層主要由第四系人工填土層、第四系沖洪積層、第四系坡積層、第四系殘積層、二疊系巖層組成，地下水位豐富。根據(jù)工程實際選擇噴錨、深攪止水樁組合支護技術(shù)，該技術(shù)能充分切斷土體滑移面，阻止滑移破壞的抗滑作用，同時更有水泥灌漿加固防滲作用，在工程中成功應(yīng)用，安全可靠，經(jīng)濟實用。在深基坑支護中值得推廣使用。

關(guān)鍵詞：噴錨；深攪止水樁；組合；支護

一、工程概況

擬建工程位于昆明市北郊王家橋云南云銅鋅業(yè)股份有限公司生活區(qū)籃球場以北，地貌上屬于昆明盆地北部邊緣低山丘陵地貌，地處山前緩坡與古湖積盆地過渡地帶，場地為原有建筑物拆除地，東南部地勢稍高，地形較為平坦。擬建建筑物場區(qū)東部自北向南有淺基礎(chǔ)磚混4層辦公樓、6層民用住宅以及一棟樁筏基礎(chǔ)10層醫(yī)院，其中距基坑開挖線最近的建筑物為一棟4層淺基建筑，距離為1.5—2米；東北部有兩棟民房，均為淺基礎(chǔ)，層高為5層和6層，距基坑開挖線最近距離為3.5米；西北方向有淺基6層老住宅和樁基17層高層住宅，基坑開挖線最近距離分別為3米和25米；南部位空曠場地。擬建工程包括A、B、C三幢18層高層建筑樓及一層地下室，建筑總高度56米，整個基坑開挖區(qū)地下室均連通，開挖深度5.0—7.0米，屬深基坑，建筑結(jié)構(gòu)類型為框剪結(jié)構(gòu)，板箱基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深-4.00米，建筑安全等級一級。擬建工程重要性等級為一級，場地復(fù)雜程度及地基復(fù)雜程度均為二級（中等復(fù)雜），地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，基坑工程南部、北側(cè)局部段以及西側(cè)局部段的側(cè)壁安全等級為二級；基坑工程東北側(cè)、東側(cè)、西北側(cè)以及北部局部段側(cè)壁安全等級為一級。場地地下水位較高，地基土種類較多，不均勻，巖土性質(zhì)變化較大，且周邊為密集的居民住宅和學校樓，必須選擇科學、合理的基坑支護技術(shù)，基坑平面如圖所示。

二、支護方案選擇

1.該工程地質(zhì)構(gòu)成

擬建場地地層在40米深度范圍內(nèi)主要由第四系人工填土層、第四系沖洪積層、第四系坡積層、第四系殘積層、二疊系巖層組成。場地內(nèi)無地表水體，但擬建場區(qū)C棟地段在原有建筑物拆除時把自來水管破壞，且沒有處理，致使流淌的自來水積聚于該地段場地內(nèi)，導致該地段地下水位埋深淺，其水位埋深僅0.63-0.80米，水量中等偏大，給基坑施工帶來影響。C棟地段聚集自來水影響，地下水位埋深為0.63-1.22米，A、B棟地下水埋深1.75-4.9米。場地地下水主要類型為基巖隙水，水量中等偏大。

2.支護方案選擇

滇中地區(qū)此類工程常規(guī)支護方案一般選用灌注樁排樁支護，此支護技術(shù)優(yōu)點為技術(shù)成熟，安全可靠，缺點是工期長，費用高。考慮該基坑上部雜填土不厚，黏土層含水量小，現(xiàn)場大部區(qū)域又能放一點坡，而在基坑北面和西面，距離建筑物較近，基坑底面處于地下水位之下，且降水困難，使用排樁支護實際效果不理想。經(jīng)過分析對比計算，決定根據(jù)坑周壁地層及地面荷載情況分段采用錨桿掛網(wǎng)噴錨、水泥深層攪拌樁相結(jié)合的支護方案。其支護機理是綜合的，錨桿的拉力作用與噴砼網(wǎng)相結(jié)合的方式，切斷土體滑移面，阻止滑移破壞的抗滑作用，同時更有水泥灌漿加固防滲作用。故在基坑北面、西面（十七高層住宅和六層磚混住宅東南側(cè)）采用“Φ48鋼管錨桿+掛網(wǎng)噴錨+水泥深層攪拌樁止水帷幕墻”的支護方案?；訓|面（學校教學樓和醫(yī)院門診大樓西側(cè)）、南面（生活區(qū)主干道北側(cè)）均有5m左右的放坡距離，故采用“Φ48鋼管錨桿+掛網(wǎng)噴錨”的支護方案。2種方案對比如表1所示。

表一 2種方案的費用、工期對比

方案 技術(shù)參數(shù)

樁數(shù) 主筋 樁徑 樁長 錨桿/m 工期/d 費用/萬元

-1.3 -2.8 -4.3

排樁 461 18Φ20 Φ800 15m — 80 480

噴錨支護 376 — Φ500 8m 9 9 8 55 383

注：錨桿/m均為Φ48鋼管錨桿，傾角均為20°斜向

三、主要施工方法

1.土方開挖

本工程土方開挖量大，土方外運量大，同時土方開挖又要配合支護施工，需配置好合理的機械及人力，并做好統(tǒng)籌安排，土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計工況相一致，并遵循“先撐后挖、分層開挖、邊撐邊挖、嚴禁超挖”的原則：

⑴ 本工程土方開挖必須在止水帷幕、降排水（含超前降水井施工）設(shè)施完成后方能施工。

⑵ 坑頂周邊嚴禁超堆荷載，挖土時先挖四周的土，做好支護體系后再挖中間的土。整個基坑分五次開挖，每層厚度1.4米。

⑶ 基底以上0.3米厚的土層由人工清挖至設(shè)計標高，堆放后用挖掘機裝車外運。

⑷ 土方開挖要緊密配合支護施工，在每一次土方開挖時均應(yīng)先沿基坑四周開挖一條寬4.0m，深1.5m左右的溝槽作為支護施工工作面，并根據(jù)開挖土層情況采用不同開挖方法。遇粉土時必須采用間隔開挖，挖土時要有專人指揮，放出開挖線。土方開挖嚴禁倒挖、超挖，下層土方必須在上層支護體系施工完成兩天后進行，其它必須符合基坑開挖驗收規(guī)范及施工要求。

⑸ 挖土時派專人指揮，夜間施工不能鳴喇叭，以免影響居民休息。在出入口處鋪墊不少于100mm厚的碎石或碎磚塊，盡量避免車輪粘上泥土，在出口處安置水龍頭，發(fā)現(xiàn)車輪上粘土馬上沖洗。

⑹ 土方開挖是一種卸載過程，其開挖過程就是應(yīng)力的釋放過程，即由開挖前的靜態(tài)平衡發(fā)展到動態(tài)平衡狀態(tài)。如果坑開挖后暴露時間太長或基坑積水，或空隙水壓力升高，都將明顯降低土體的抗剪強度，導致基底隆起、邊坡失穩(wěn)、支護結(jié)構(gòu)位移等。因此，基坑開挖過程中，要嚴格做好降排水工程，基底開挖至標高后應(yīng)盡快進行基底檢查、基坑封底和底板墊層的澆注。

水泥深層攪拌樁施工

在基坑北面、西面施工水泥深層攪拌樁，使其既有支擋又有帷幕止水作用。水泥深層攪拌樁樁徑Ф500mm，樁長8.0m深攪樁樁心距400mm，相互搭接100mm。固化劑采用p.o32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥漿液水灰比0.5，深攪水泥摻量65kg/m。

⑴鉆機就位：

每根樁就位前應(yīng)該核對圖紙與樁位，確保就位符合設(shè)計要求。鉆機必須鋪墊平穩(wěn)，確保機身平整，鉆桿垂直穩(wěn)定牢固，鉆頭對準樁位。鉆尖與樁點偏移不得大于10mm。垂直度控制在1%以內(nèi)。

⑵開鉆、清泥：

開鉆前必須檢查鉆頭上的出料口是否封閉，嚴禁開口鉆進，鉆尖接觸地面時，下鉆速度要慢，鉆進速度根據(jù)試樁確定。

成孔過程中，一般不得反鉆或提升鉆桿，如需提升鉆桿或反鉆應(yīng)將鉆桿提升至地面，對鉆尖開啟門必須重新清洗、調(diào)試、封口。

進入軟硬層交界時，應(yīng)保持鉆桿垂直，緩慢進入，在含有磚塊、雜填土層或含水量較大的軟塑性土層鉆進時，應(yīng)盡量減少鉆桿晃動，以免孔徑變化異常，鉆進時注意電流變化狀態(tài)，電流值超越操作規(guī)程時，應(yīng)及時提升排土，直至電流變化為正常狀態(tài)，鉆進的土應(yīng)隨鉆隨清，鉆至設(shè)計標高時，應(yīng)將鉆桿周圍土方清除干凈，鉆進過程中應(yīng)隨時檢查鉆桿垂直度，確保鉆桿垂直，并做好記錄。

⑶終孔：鉆到設(shè)計標高后，應(yīng)由質(zhì)檢人員進行終孔驗收，經(jīng)驗收合格并做好記錄。

⑷泵送水泥漿：泵機與鉆機距離一般應(yīng)控制在60m內(nèi)。

水泥深層攪拌樁施工流程圖

噴錨支護施工

施工前，根據(jù)圖紙、地質(zhì)報告和技術(shù)規(guī)范編制專項施工方案，根據(jù)錨桿設(shè)計要求、土層條件和環(huán)境條件，合理選擇材料、設(shè)備器具，布置水電設(shè)施。錨桿施工時，可以人工成孔時采用人工成孔工藝；不易成孔的部位采用沖擊錨桿機將Φ48錨桿打入，傾角20°，錨管上設(shè)置出漿孔。

噴錨施工與土方開挖相互交叉，自上而下分段、分層（步）進行。在錨桿施工過程中，每層錨桿施工流程是：開挖工作面→修整邊坡→成孔→設(shè)置錨桿→壓力注漿→鋪鋼筋網(wǎng)（掛網(wǎng)）→噴射混凝土面層。

⑴施工前準備。a組織施工人員學習施工組織設(shè)計；b作好施工設(shè)備進場及施工材料進場計劃；c查明基坑周圍地下管網(wǎng)及鄰近建筑位置。

⑵修坡。a噴錨工作面完成后，應(yīng)立即修坡，以便噴錨及時封閉土體壁；b每層工作面深度、坡度、坡底邊線應(yīng)接受施工員檢查；c坡面應(yīng)平整、表面無浮土，應(yīng)掏出上層及左右噴錨面鋼筋。

⑶設(shè)置錨桿。為使錨桿傾角滿足設(shè)計要求，應(yīng)調(diào)整好導軌傾角。施工時要做好成孔記錄，按錨桿編號逐一記載取出土體特征、成孔質(zhì)量、問題處理等。

錨桿施工時應(yīng)避開周邊地下管線及其他障礙物，如遇地下障礙物致使錨桿不能滿足設(shè)計要求，屆時視具體情況適當調(diào)整。

⑷注漿。注漿采用85NS型注漿泵，注漿材料為水泥漿，水灰比不宜超過0.4～0.45，漿液應(yīng)攪拌均勻并立即使用，注漿前、中途停頓及作業(yè)完畢，必須用水沖洗管路。

注漿可采用低壓（0.4～0.6Mpa）注漿，水平孔采用低壓或高壓方法。注漿時，注漿管應(yīng)插入孔底，出漿口始終處在孔中漿體的表面以內(nèi)，在注漿的同時將導管勻速、緩慢拔除。待漿液回流到孔口時，應(yīng)預(yù)先計算所需的漿體體積并與實際注漿量進行對比，向孔內(nèi)注入漿體的充盈系數(shù)必須大于1。

⑸鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片面層。在開挖高度內(nèi)坑壁均設(shè)置鋼筋網(wǎng)噴錨混凝土面層護壁，面筋為ф6.5@200×200綁扎而成，網(wǎng)格允許偏差為±10mm，保護層厚度30mm。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時每邊的搭接長度不小于200mm。支護面翻過基坑頂部部位1000mm，混凝土護頂內(nèi)的鋼筋宜與坡面鋼筋連成整體。加強筋采用ф14鋼筋，縱橫焊連，加強筋搭接長度為10d。

噴射混凝土面層采用HPZU—5B混凝土噴射機。噴射混凝土面層為C20細石混凝土，厚80mm，經(jīng)驗配合比為水泥：砂：石為1：2：2，粗骨料最大粒徑不宜大于16mm，水灰比不宜大于0.45。噴射順序應(yīng)自下而上，噴頭與受噴面控制在0.8～1.5m范圍內(nèi)，射流方向垂直指向噴射面，在鋼筋部位，應(yīng)先噴填鋼筋后方，后噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現(xiàn)空隙。

基坑降、排水與挖土要求

⑴基坑降、排水。場地地下水埋深較淺，地下水主要為淺部的空隙性潛水，受大氣降水影響明顯易受到影響。為避免地表水及地下水對土體產(chǎn)生影響，應(yīng)及時排除邊坡滲水及基坑內(nèi)積水。在坡頂設(shè)一道300×250磚砌排水溝截斷地表水，坡腳設(shè)置一道300×300排水盲溝排泄基坑內(nèi)積水；在基坑周邊或轉(zhuǎn)角等部位設(shè)置集水井，井深2.0m，井徑為Ф800mm；地下水在排入城市管道前設(shè)置沉淀池，排水溝按1‰坡比向集水井或沉淀池傾斜，坑內(nèi)水通過基坑底的排水溝匯集到集水井后由泵抽到坡頂排水溝經(jīng)沉淀池沉淀后排入市政管道。排水溝、沉淀池采用粘土磚砌筑磚溝壁，C20素混凝土鋪底，排水盲溝采用級配碎石填充。

土方開挖過程中的抽水，主要采用機械挖臨時集水井的方法降水，將地下滲透水匯流到基坑臨時集水井內(nèi)，再采用潛水泵抽至坑頂排水溝。所有污廢水均須沉淀池沉淀達標后排入市政管道。對地表處的雨水、施工用水，匯集到排水溝，然后引至城市地下水管道的方法解決。降水開始后，應(yīng)由工人三班作業(yè)，及時排除故障，如遇異常情況（如：涌砂較多）即向有關(guān)部門人員報告處理，保證正常連續(xù)地進行降水作業(yè)。

⑵挖土要求。大量工程實際表明，土方開挖合理與否對基坑穩(wěn)定起著重要作用?；觾?nèi)土方開挖原則是：分層、分段對稱開挖坑內(nèi)土方，分層厚度不應(yīng)超過1.5m。土方開挖采用機械開挖加人工配合修土，底板、承臺在機械開挖至基底設(shè)計標高以上200～300mm時改用人工開挖修土，承臺區(qū)域及鉆孔樁高于基底標高較多的樁身周圍土方全部人工開挖修土，挖斗不得碰撞樁身，以免影響樁身質(zhì)量。具體施工分如下幾個步驟：

① 第一階段土方開挖至第一道錨桿標高下0.5m范圍內(nèi)（嚴禁超挖），施工錨桿及素混凝土護坡；

② 錨桿達到80%設(shè)計強度，且基坑水位滿足設(shè)計要求時，進行第二階段土方開挖，挖土至第二道錨桿標高下0.5m范圍內(nèi)（嚴禁超挖）。土方開挖應(yīng)分段分片進行，沿基坑邊長，每開挖10延米的土方，立即進行相應(yīng)范圍內(nèi)的錨桿或素混凝土護坡施工，待該部分錨桿和素混凝土護坡施工完畢后，才能進行鄰段土方的開挖；

③ 余下段錨桿施工步驟同②所述。

施工監(jiān)測

本基坑工程的現(xiàn)場監(jiān)測采用儀器監(jiān)測與巡視檢查相結(jié)合的方法，根據(jù)本工程特點，監(jiān)測工作如下：

⑴支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測：支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測主要涉及攪拌支護樁的內(nèi)力監(jiān)測、錨桿的拉力監(jiān)測和樁頂沉降及位移。

⑵周邊建筑監(jiān)測?；舆吘壨?～2倍的開挖深度范圍內(nèi)的建筑作為監(jiān)測對象。監(jiān)測點設(shè)置在建筑四角、中點及拐角處，主要監(jiān)測建筑物的不均勻沉降。

⑶周圍地下管線監(jiān)測。施工前先查明周邊地下管線詳細分布情況，并根據(jù)管線年份、類型、材料、尺寸及現(xiàn)狀等情況確定監(jiān)測點，采用目測法監(jiān)測。

⑷各項監(jiān)測控制值及警戒值一覽表

項目名稱 控制值 警戒值

樁頂沉降及位移 開挖深度的0.3% 開挖深度的0.2%

錨桿拉力 80%的設(shè)計值 70%的設(shè)計值

周邊建筑監(jiān)測 最大沉降 30mm 20mm

沉降差異 變化速率0.1H/1000（mm/d）傾斜率2‰

周邊地下管線監(jiān)測 25mm 20mm

周邊地下水位監(jiān)測 -4.0m -3.5m

監(jiān)測方案依據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009執(zhí)行。

⑸觀測要求。

① 沿基坑頂或支護結(jié)構(gòu)頂部根據(jù)周邊情況每隔約15m設(shè)置一個水平位移沉降觀測點；另外通過其它目測、巡查等多種形式對基坑變形進行全面了解和監(jiān)控。

② 觀測精度要求不低于三等精度。

③ 基準點應(yīng)在基坑開挖前觀測一次，沉降和位移觀測從基坑開挖開始，開挖過程中每1～3天測量一次，挖至坑底十天后每5～7天測量一次，如位移趨于穩(wěn)定則10天測量一次或更長，基坑回填至±0.000時一般可停止觀測。

④ 當出現(xiàn)以下情況之一時，施工方應(yīng)及時與甲方、設(shè)計、監(jiān)理單位聯(lián)系并采取相應(yīng)措施：坡頂位移及沉降達到警戒值；位移不穩(wěn)定、不收斂且超過規(guī)范要求；坡頂、地面或周邊管線出現(xiàn)異?；虺霈F(xiàn)較大裂縫。

⑤ 地下水總體水位下降大于3m或當天地下水位降幅超過1.5m時應(yīng)按間距約15-25m的密度在基坑底帷幕外側(cè)位置增設(shè)直徑不小于DN300、深度不少于5m的回灌井進行地下水回灌工作，并應(yīng)密切觀察周邊沉降情況。

結(jié)語

采用以上技術(shù)施工，基坑已經(jīng)回填完成，四周建筑物和道路未發(fā)生任何問題，不僅縮短了工期，還節(jié)省費用97萬元，并取得了良好的社會效益。

參考文獻：

[1]JGJ120—99.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2]侯學淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[3]宋福淵.近距離基坑邊坡支護施工技術(shù)[J].工業(yè)建筑，2007，37：1171—1173.