噴錨支護技術在建筑地基基礎施工中的運用

王靜玉

（中國有色金屬工業(yè)第十四冶金建設公司，云南 昆明650032）

支護結構一般為臨時性結構，一旦基礎施工完畢即失去作用。目前較常使用的基坑支護方式有鋼板樁、灌注樁、旋噴樁、深層攪拌樁及地下連續(xù)墻等，這些支護失去作用后，大多都永久埋于地下。還有部分支護結構如地下連續(xù)墻，由于其在強度、穩(wěn)定性及抗變形上可以滿足地下室的使用要求，在基礎施工完畢后即成為永久結構物的一個組成部分，成為復合式地下室外墻。噴錨網(wǎng)支護在地下結構中一般作為臨時性護壁支撐。

1 工程與地質(zhì)條件概述

名貴花苑小區(qū)工程的地質(zhì)情況根據(jù)地質(zhì)資料揭露，地面以下12m左右深度內(nèi)地層自上而下依次為Qml人工填土層：呈松散狀，層厚為1.5～3m，平均厚度為2.2m，場內(nèi)連續(xù)分布；Qal沖積層：呈軟塑～松散狀，層厚為3.7～8.8m，平均厚度5.72m；Qel殘積層:呈軟塑～硬塑狀，層厚為3.0～9.5m，平均厚度6.10m。

該工程地下水位為1.2～1.6m，場區(qū)上部地下水主要儲存于透鏡狀粉細砂層中，粉土為弱含水，其中，雜填土主要受地表水影響。

實際開挖時，人工填土層為大量的建筑垃圾(磚瓦碎石)在場內(nèi)連續(xù)分布。考慮到地下室的凈高為4.2m，基坑深度為-5.0m(場地地面-0.3～-0.65m)，場地土層情況及周圍環(huán)境不允許放坡，只能采用直立式護壁結構，若采用臨時性支護(如鋼板樁、旋噴樁等)費用較高；采用噴錨網(wǎng)支護，雖然費用亦不菲，但若考慮將噴錨網(wǎng)支護設計與地下室外壁設計相結合，那么，將大大降低地下室的成本造價。

2 噴錨網(wǎng)支護作地下室外壁的技術方案

由于作為永久性的地下室外壁，該工程噴錨網(wǎng)支護的設計較之普通噴錨網(wǎng)護壁在厚度上增大(普通噴錨網(wǎng)支護噴射混凝土的厚度一般為80～100mm)，噴錨網(wǎng)護壁厚度取200mm，采用C20混凝土，根據(jù)土壓力、水壓力及外圍地面荷載按照連續(xù)板設計，并將鋼筋網(wǎng)中的16@1600肋筋垂直設置并于鋼筋網(wǎng)中布置了加強筋與錨桿焊接在一起，使加強筋在噴射混凝土板中起暗梁的作用。詳見圖1。

注:圖中①為φ8@200鋼筋網(wǎng)雙向掛網(wǎng)；②為φ25錨桿長10～13m；③為加強筋φ16@1600雙向垂直布置，錨桿與加強筋的交叉點焊接；④為護壁地表護筋φ16@500；⑤護壁頂圈梁。

根據(jù)地質(zhì)報告中地下水概況，場區(qū)上部水主要為地下水，所以，在開挖前，將基坑周邊地表用水泥砂漿封閉，并設排水溝排水，以防雨水或地表水進入邊壁內(nèi)。到基坑大面積開挖時，地下水量較大，施工時在基坑底四周設置排水溝，并在一定長度范圍內(nèi)設集水井降水。對于地下室的永久性排水處理，原考慮“疏”而非“堵”，即在地下室底板板面找坡沿墻壁四周設排水溝最后集水井抽水。在噴錨的施工過程中，由于地下水季節(jié)性較強，將“疏”改為“堵”，這為今后的使用留下了后患。

3 噴錨網(wǎng)支護的設計

對于永久性噴錨網(wǎng)支護，土層錨桿入巖設計抗拔力限值一般為300～500kN。本工程考慮到場地土質(zhì)情況較差，設計的單根錨桿的設計抗拔力為100kN，灌漿壓力0.5Mpa根據(jù)場地地質(zhì)資料及施工條件(土層錨桿鉆孔采用XJ-100型油壓鉆機)，確定錨桿的水平夾角，夾角越小，則水平分力越大，錨固越有利，一般水平夾角為15°～45°，合適的水平夾角是錨桿設計的一個重要部分。考慮到本工程場地各土層的設計參數(shù)，錨桿的水平夾角定位為傾角25°。本工程各支護參數(shù)的確定是先初選，然后進行支護的內(nèi)部及外部的整體穩(wěn)定性分析，再進行錨桿的抗拉計算等，如此計算后對初選參數(shù)作出修改和調(diào)整。

作為永久性地下室外壁，在確定噴錨網(wǎng)支護參數(shù)時，除考慮土壓力及施工荷載外，還要考慮基坑外圍的永久性動、靜荷載。在土壓力的計算中，偏安全采用朗肯主動土壓力公式計算。

式中γ為土的重度；h為基坑高度；φ為土的內(nèi)摩擦角。

錨桿安全系數(shù)K值按照《土層錨桿設計與施工規(guī)范》CECS22:90表2.3.2按永久錨桿取值K=1.8。灌漿錨桿的極限抗拔力取決于砂漿錨固段與周圍土層接觸面上的抗剪力，錨桿極限抗拔力表達公式為

式中Tu為土層錨桿的極限抗拔力(kN)；D為錨桿鉆孔直徑；Le為錨桿的有效錨固長度(m)；τ為錨固段周邊的抗剪強度(kN.m-2)。

本設計根據(jù)土層地質(zhì)情況，第二層錨桿的抗剪強度τ取為45kN.m-2，第三層錨桿的抗剪強度τ取為60kN·m-2。錨桿受拉荷載計算公式:

式中ζ為荷載折減系數(shù)，本工程取為ζ=0.87；eak按錨桿處最大主動土壓力取值；S H、SV分別為錨桿水平間距與垂直間距，SH=1.0m、SV=1.2m；θ為錨桿與水平面的夾角。

最后驗算支護墻體的抗滑移穩(wěn)定性與抗傾覆安全性。

4 噴錨網(wǎng)支護施工

噴錨網(wǎng)支護法施工，就是噴射混凝土與錨桿、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合施工以支護基坑邊壁的方法。噴錨網(wǎng)支護法的作用原理，就是利用穩(wěn)定土體與受拉錨桿的摩擦力，保持基坑邊土體的穩(wěn)定；提高土體強度，并與土體形成共同作用體，使土體與支護結成一體成為堅固的基坑壁。

本工程的噴錨網(wǎng)支護作為地下室的永久性外墻，在施工過程中注意了以下幾點。

4.1 嚴格保證噴錨混凝土的質(zhì)量。作為地下室永久性外墻，防滲防漏尤其重要。所以，混凝土的配制攪拌應嚴格按照混凝土的施工配合比，尤其是水灰比，由于骨料為干拌，因此噴射時兌水量應掌握好，以使混凝土噴射后不流淌、不下墜、不開裂。混凝土噴射初凝后即開始灑水養(yǎng)護。

4.2 保證噴射混凝土板的厚度。首先，基坑修邊時，人工鋤修邊坡誤差不大于±20mm，以保證噴射面的平整。噴射混凝土時，作業(yè)人員需逐次逐層噴設，每層噴50～100mm，噴頭與墻面垂直，以保證均勻噴射。噴射混凝土的厚度應盡量保持一致，避免噴射后的鋼筋混凝土噴錨板厚薄不一，并保持混凝土面的平整。

4.3 錨桿灌漿質(zhì)量。只有當灌漿錨桿內(nèi)產(chǎn)生拉應力時才會將土體與噴射鋼筋混凝土板結合為一體，所以，在高壓灌注水泥漿時，鉆孔端部壓密壓緊，穩(wěn)壓注漿15～30s后待漿體溢出后，再停止注漿，拔出壓漿管。

4.4 作為地下室永久性外墻，護壁內(nèi)的鋼筋不僅僅是臨時支護作用，還要永久抵抗土體的側(cè)壓力。因此，鋼筋制作時，鋼筋位置的準確、保證保護層的厚度、鋼筋網(wǎng)的焊接及其與加強筋的焊接都尤其重要。

4.5 為保證噴錨支護的安全穩(wěn)定性，從基坑開挖開始，到噴錨支護護壁完成，整個施工階段均采取了信息化施工。

4.6 動態(tài)設計始終貫穿于噴錨支護護壁施工過程中。例如:原設計錨桿分3排錨入，基坑開挖后，人工填土層的厚度不均且場地原地面標高在2-7軸至2-15軸一帶較低，因此，第一排錨桿由-1.95m處成孔改為-2.15m處成孔，且北邊段2-A軸×2-13軸～2-15軸由原來3排錨桿改為2排錨桿。

4.7 需要提及的是，要使錨桿產(chǎn)生足夠的永久性拉應力(與土體的摩擦力)，必須保證一定的錨桿長度，因此，噴錨網(wǎng)支護法施工的首要條件是建筑物場地四周一定范圍內(nèi)地下無障礙物，這包括其它建筑物基礎、管道溝渠等。

5 結語

5.1 噴錨網(wǎng)支護法作為地下室永久性外墻，在本次工程中的應用，為臨時基坑支護轉(zhuǎn)化為永久性基坑支護的技術應用做了一個嘗試。目前，該工程竣工投入使用，根據(jù)基坑監(jiān)測報告及跟蹤觀測，地下室的水平位移以及沉降量均未超過驗收標準，地下室附近的人行道及運動場跑道均沒有出現(xiàn)微裂縫。

5.2 由于噴錨網(wǎng)支護法本身防水性能不如混凝土墻，因此，雖將排水措施由“疏”改為“堵”，但地下室內(nèi)的滲漏問題始終存在。如果能在基坑開挖前對基坑四周進行止水處理(如深層攪拌作止水帷幕一圈)，則此問題應該可以預防。對此滲漏問題，如強行堵住滲漏點，那么護壁(外墻)外土層水壓力將加大，這對護壁(外墻)的穩(wěn)定性不利。所以，可以采用在護壁(外墻)邊加砌180mm厚地下室外磚墻，將滲漏水由護壁(外墻)及磚墻之間的排水溝引走，以保證地下室內(nèi)的干燥。

5.3 噴錨網(wǎng)支護做地下室外墻只適用于5m內(nèi)的一層地下室(淺基坑)，對于多層地下室尚應進行進一步的穩(wěn)定性驗算。

[1]李春霞,郭棟.噴錨支護在高層建筑深基坑支護中的應用.洛陽工業(yè)高等專科學校學報.2006-02-28.