深基坑直立墙开挖支护

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摘要：深基坑开挖支护的设计施工方法有多种，且各种技术应用也较为广泛，但基坑支护垮塌事故仍时有发生，其施工工艺存在严重不规范性。因此，本文通过施工案例对深基坑直立墙开挖支护的施工工艺及质量控制等相关技术进行探索，以期基坑开挖支护施工的规范化。

关键词：直立墙、深基坑、锚杆、施工工艺、质量控制

1.工程概况

华能海门电厂（4×1000MW）循环水泵房进水前池东西两侧为永久直立式墙体，进水口底标高-6.4m，与泵房本体连接处底标高-9.5m，地面标高+4.8m，最低开挖深度14.3m。开挖面尺寸26（短边）*43（长边）*34m；海水由引水明渠经进水前池到循环水泵房。北与引水明渠相连，南与循环水泵房相接。

2.方案选择

该工程主要特点是支护完成后直立边坡为用久建筑物，支护深度也较深，根据类似工程经验和地质勘察情况，经过计算最终选择沿开挖边线做一排Ф114*3微型钢管桩，间距1200，深入开挖底标高以下2000。直立墙先用土钉支护，间距1.2m*1.2m，沿坡面作400mm厚钢筋砼面板等组合式支护。其中A、B面第一层土钉长均为14m，第2~6层采用预应力锚杆长24m，7层以下锚杆长10m；C、E面1~4层锚杆长14m，5~9层锚杆长12m，10层以下锚杆长10m；D面1~3层锚杆长12m，4层及以下锚杆长10m。

3.施工工艺

根据现场实际情况，西南侧钢筋加工场地距离边坡开挖线约20米，且荷载不大，对边坡影响不大。东侧厂区临时通行道路距离边坡开挖线约25米，活荷载较大，对边坡有一定的影响，施工是应重点做好监测。平面尺寸详见附件前池开挖图。

3.1微型钢管灌注桩

为保证前池直立开挖边坡稳定，需先施工微型钢管灌注桩，沿开挖边线布置，钻孔孔径直径φ150mm，水平间距1200mm，采用φ114×3的普通焊管，注浆材料采用32.5级普通硅酸盐水泥砂浆，水灰比不大于0.5，浆体强度不低于20.0MPa。采用“底部注浆法”施工，孔口设止浆塞，注浆压力1.0~2.0 MPa。

其施工流程为：成孔清孔安置φ114×3微型钢管下灌浆管配置砂浆灌浆封孔固定钢管桩锚杆（L=600）

3.2开挖

开挖采用自上而下分层施工，边开挖边喷锚，待钢管灌注桩达到设计强度后才进行开挖，首次开挖至第一排锚杆位置以下200mm处，以后每次开挖深度为1200，不得超挖，开挖后应及时喷锚挂网，待面层混凝土和注浆体强度超过设计强度的70%后，方可进行下一层开挖。水平方向施工严格按照分段跳挖的原则，每段长度15~20m。为保证坡面喷砼和土体的有效结合，在喷砼前需对坡面用人工进行修整，清楚浮土，确保边坡的立面角和壁面的平整度。

3.3土钉（锚杆）

3.3.1钻机就位，调整锚杆倾角

待施工平台搭好后，吊入钻机就位，钻机下面应垫枕木，保证其平整度。采用罗盘测量钻杆角度，控制误差在±2度以内。钻机安装要求牢固，施工中不得产生移位现象。倾角一般为5º~15º，因考虑到本工程三面打锚杆，为避免相互交叉，钻孔水平控制，南北侧锚杆与东西侧锚杆相互水平错开，避免碰撞。

3.3.2钻孔、清孔

成孔直径为φ110和φ150，钻孔采用冲击回转钻进方式，钻进时采用空气作为动力，钻孔达到设计深度后，继续超钻20～30mm，钻孔完毕后，反复用高压空气清孔，以清除孔内沉渣等残留物。因开挖范围内以粘性土为主，严禁湿钻。

在钻孔过程中，如遇孤石、旧基础等障碍物，可适当调整孔位和方向角以避开障碍物，并用水泥浆将孔填满；如遇到杂填土、砂层、淤泥层时，时应采取泥浆护壁等有效措施以防止出现塌孔现象；

3.3.3锚杆制作

按设计要求制作锚杆，并在锚杆杆件上每隔2.0m设一个塑料定位支架，保证砼保护层厚度不小于40mm。

普通锚杆杆体采用Ф25钢筋，长10m、12m、14m和16m；

预应力锚杆采用Ф28钢筋. 总长24m，其中自由段5m，锚固段19m，自由段需进行防腐处理，即：除锈刷青船底漆涂钙基脂后缠裹沥青玻纤布其层数不少于二层涂油装入塑料套管，套管两端100~200mm长度范围内用黄油填充外绕扎工程胶布固定。

3.3.4注浆

清孔、下锚完毕后，连接好灌浆泵和预埋的灌浆管，同时按设计要求制备好水泥浆，进行灌浆。采用底部注浆工艺，灌入水灰比为0.45的42.5R普通硅酸盐水泥净浆，浆体强度不低于30MPa，注浆压力约1.0 MPa；整个灌浆过程必须连续。一边灌浆一边缓慢拨出灌浆管，拨管过程中必须保证灌浆管始终埋在水泥浆内，一直到孔口流出水泥浆为止，方可终止注浆。采取孔口临时放遮挡板的措施以确保水平孔注浆饱满。为提高水泥早期强度，可加入2%的早强剂。

3.4 喷锚施工

3.4.1挂网

钢筋网宜在喷射第一层混凝土后铺设，钢筋保护层不小于20mm。设计采用φ6@200*200钢筋网,网格允许误差±20.0mm，坡面上下段的钢筋网搭接长度应大于300mm，加强筋接长采用焊接，单面焊接时焊缝长10d，锚杆的钢筋必须与加强筋焊接牢固。

3.4.2喷射混凝土

喷射的100mm厚C20混凝土分两次施工，第一次喷5cm，第二次待挂网后喷5cm。水泥与集料的重量比宜为1：4～1：4.5，砂率为45%～55%，水灰比为0.40～0.45；速凝剂为1～2%。喷射时应根据设计配合比施喷，对水泥、砂、瓜米石进行下料，采用搅拌机进行搅拌，确保搅拌均匀。喷射顺序应自下而上进行，喷头应与喷锚面垂直，距离为0.6～1.2m。当遇含水量较高的土层时，下料时应掺入适量的速凝剂。

3.5钢筋砼面板

钢筋砼面板由下向上分四层施工，详细施工工艺在此不做累述。

4.质量保证措施

4.1 施工前做好技术交底，施工中严格按照施工工艺要求施工，质检人员做好各个工序的质量控制；

4.2 严格控制开挖深度，不得超挖，待面层砼和注浆强度超过设计强度的70%时，方可进行下一层开挖；开挖过程加强测量对直立壁的垂直度控制，确保整个开挖面竖直。

4.3周密安排支护施工与基坑土方开挖、出土等工序的关系，使支护与开挖密切配合，力争达到连续快速施工；

4.4在每一典型土层中设3根专门用于极限抗拔力测试的非工作锚杆，除长度外，其余参数均与工作锚杆相同，由此计算土钉界面极限粘结强度不应小于下表中给定数值；

土层名称 粘结段（m） 非粘结段（m） 设计极限粘结强度KPa 备注

粉质粘土层 8.0 1.0 50 可塑、海积

粉质粘土层 6.0 1.0 70 硬塑、残积

4.5预应力锚杆应严格按设计要求做张拉确认试验。锚杆锚具、夹具及连接器必须符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》；

4.6在基坑开挖期每2天观测一次坡顶水平位移及沉降，若发现异常情况或累计位移超过预警值（300mm）时，应加密观测一天一次甚至一天二次，并立即停止施工，同时及时组织各方进行分析研究，采取有效处理措施。

5.结束语

本工程的深基坑直立墙支护施工比较典型，后期观测显示直立墙边坡稳定性较好。可见，我们在施工深基坑支护时应严格施工程序，做好充分的准备工作，选择有丰富经验的专业队伍施工。施工规范化，严格质量过程控制。

参考文献 ：

【1】《基坑工程手册》，中国建筑工业出版社，刘建航等，1997

【2】《深基坑工程设计施工手册》，中国建筑工业出版社，龚晓南，1998

【3】《土钉支护设计与施工手册》，中国建筑工业出版社，曾宪明等，2000