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刍议喷锚支护在深基坑中的作用

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【摘 要】通过一个工程实例,阐述了喷锚网支护深基坑施工中的应用。该方法很好地解决了施工过程中遇到的难题,不仅保证了深基坑施工安全可靠,且降低了施工成本和加快了施工工期。

【关键词】深基坑;喷锚网;支护;施工

前言

喷锚网支护是众多基坑支护技术中的一种,依靠喷射混凝土、锚杆、钢筋网与土体共同作用的支护体系抵挡土压力和水压力,起到围护挡土的支护作用,使深基坑施工安全可靠。由于基坑土方开挖是按喷锚网支护施工进度进行的,逐层分段开挖基坑土方后,立即进行喷锚网支护施工,施工完成的喷锚网支护结构直接就起到了挡土围护作用,使得基坑内施工为无障碍施工,有效地加快了施工工期。喷锚网支护施工技术适用于人工填土、黏性土和弱胶结砂土等多种地质条件,采用旋钻成孔等机械设备,施工机械化程度较高。另外,较其它重力式挡墙、悬臂桩、内支撑围护桩、排桩拉锚、组合型支护等基坑支护方案,喷锚网支护还具有造价低的特点。所以,喷锚网支护在施工条件许可的前提下,应该被优先采用。

1 工程实例

1.1 工程概况

以某建筑工程为例,该建筑规模约 11.7618万 m2,该建筑为高层住宅小区,现浇钢筋混凝土框架结构,地下三层,地上27至33层,基坑最深处约为12 m。

1.2 地质条件本工程场地原始地貌为稻田及鱼塘,地面黄海高程约24.8 m。根据地质勘查报告,场地分布的土层主要是素填土、砂质黏性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩,属岩土组合地基。

1.3 喷锚网支护施工工艺

1.3.1 施工顺序

开挖工作面修整坡面埋设泄水管喷射第一层混凝土制作、打压锚杆绑扎挂网钢筋、布焊骨架钢筋喷射第二层混凝土坡面混凝土养护。

1.3.2 开挖要求

沿基坑内侧,分层分段开挖,每层开挖深度为锚杆以下0.3 m~0.5 m,分段开挖长度第一层分段不得超过 20 m,第二层分段不得超过 15 m,并采用跳槽开挖,开挖出作业面后,应立即进行喷锚网支护。开挖最下一层土体时,开挖标高应比设计标高高出 0.3 m,待最后一层锚杆施工完成后,用人工开挖修正至基底标高,进行基坑封底。

1.3.3 应急方案

在挖到第二层以下后,场地内保证有一台挖掘机可以随时调用,如发现坡顶位移呈增大趋势且不收敛,立即用挖土机挖土向坡脚回填还压,直至位移稳定再采取加固措施,而后再继续施工。平时准备 500 个编织袋,其中 200 个预先装好砂,一旦发现位移增大稳定时,可用砂袋回填还压。当支护结构出现险情时,可采取如下应急措施:坡顶卸载、坑底坡脚堆砂袋、设置木桩、加密加长锚杆等。

1.4 施工存在的问题及对策

该工程 2008 年 4 月开始基坑围护施工,按照上述施工工艺,东、南面两侧围护均得以顺利进行。但在西侧施工至黄海高程 18 m 左右时,锚杆仅能打进去 2.5 m~4.0 m 左右,经了解,原来在临近道路 2 m 左右地下埋设一道由碎石砌筑的挡土墙,造成第二排锚杆无法正常打进,为此我们提出了三种处理方案:

(1)进行大开挖,对挡土墙及以上的土层进行开挖;

(2)采用排桩拉锚围护;

(3)采用加密锚杆,增设锚杆加密注浆。

经分析认为第一方案不理想,因为距离道路较近,大开挖将对路基造成影响;第二方案造价高、工期长和受场地限制锚点角度不理想、围护效果难以保证。最终采纳调整锚杆位置并适当加密锚杆,同时增设一排锚杆,其具体设计参数如下所示:

(1)将第二排锚杆位置调整到离挡土墙下边缘约0.2 m 即下移 0.6 m;

(2)加密锚杆,第二排起水平间距由 1.5 m 改为 1.0 m,竖向间距由 1.2 m 改为 1.0 m。

按修改后的围护设计进行施工,第二、第三排喷锚网支护顺利完成,边坡监测结果显示边坡位移、沉降量正常,表明支护效果满足要求。

但在基坑西北角开挖至黄海高程 16 m 位置时,发现地质有变化,遇到河卵石含量偏低的砂砾层,且地下水较多,有流砂出现。

经分析认为该地质虽然对锚杆围护的力学性能有一定影响,但考虑到是最下一层,坡体剪切、滑裂面距锚杆末端较远,因此该排锚杆具有较大的抗拔锚固长度,所以对围护设计不做调整。针对喷锚网支护在流砂层如何施工的问题,采取以下应对措施:

(1)根据地下水位的具体情况,在边坡附近设置两个深井以减少水动力,降水量抽水频率以维持水压在边坡不涌砂即可;

(2)加密边坡监测次数,每天监测次数由一次改为两次;

(3)缩短分段开挖长度,每段开挖长度由 15 m 改为 10m;

(4)调整支护施工工艺,具体做法是:

① 开挖至锚杆位置以下 0.2 m,立即用预先准备的砂袋封堵砂层坡面(为保持包含砂袋的坡面基本平整,在纵深方向超挖一个砂袋宽的深度);

② 提前布焊钢筋网, 注意用垫块保持钢筋网与砂袋的间距 50 mm 左右;

③ 增设间距为 1 m 的临时支撑,以固定砂袋及钢筋网;

④ 一次性喷射 100 mm 厚细石混凝土,把砂袋包裹在喷锚网里面;

⑤ 布焊骨架钢筋并沿骨架钢筋补喷一层脊状细石混凝土,使之与早先施工的钢筋网协同受力,起到较好的支护传力作用;

⑥ 拆除临时支撑,继续开挖并修整至基底标高,按①~④步骤做底层坡面钢筋网混凝土围护。

1.5 实施效果

该工程边坡支护遇障碍物修改设计参数和流砂应对处理措施共增加 13 根锚杆、两个降水井、近 500 个砂袋,至2008 年 8 月底基坑围护验收时,边坡最大位移 29 mm,最大沉降 21 mm,位移沉降量均在允许值范围内,且锚杆抗拔检测也符合设计要求和有关规定,表明该工程喷锚网支护在遇到障碍物时的设计修改及流砂层的支护施工处理方法措施得当、经济合理、效果良好。

2 结语

喷锚网支护是一种安全可靠、经济节时的深基坑支护形式,但在施工过程中容易遇到一些问题:如机钻成孔杂物缠绕、钢杆土钉怕岩石等障碍物、砂层怕锚杆施工振动且坡面挂网喷浆不易成型等。因此,这就要求提供详细实际的地质勘察报告;要求现场技术人员具备扎实的理论知识和丰富的实践经验,并要求建设各方相互协作,为优化施工方案和解决具体问题出谋划策,克服喷锚网支护固有的缺点,才能充分发挥其造价低、工期短的优点,让它更多地在工程中得到应用。

另外,基坑监测是喷锚网支护的重要内容之一,必须确保监测资料的真实性、准确性。所以不但建设单位必须委托有资质的单位进行监测,施工单位也应该组织自我监测,随时掌握基坑边坡的稳定状况、安全程度,了解支护效果,确保施工过程中基坑围护安全可靠。

参考文献:

[1]吴立灯.土钉墙支护深基坑施工工艺[J].中国新技术新产品. 2010(19)

[2]杨涛.对深基坑施工中复合土钉墙的应用探讨[J].建筑知识. 2010(S1)