噴錨、深攪止水樁組合支護技術應用

喻峙謀

摘要：云南云銅鋅業股份有限公司職工生活區經濟適用房建設工程中地基基礎屬于深基坑施工，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。根據工程實際選擇噴錨、深攪止水樁組合支護技術，該技術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，在工程中成功應用，安全可靠，經濟實用。在深基坑支護中值得推廣使用。

關鍵詞：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股份有限公司生活區籃球場以北，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。擬建建筑物場區東部自北向南有淺基礎磚混4層辦公樓、6層民用住宅以及一棟樁筏基礎10層醫院，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，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，整個基坑開挖區地下室均連通，開挖深度5.0—7.0米，屬深基坑，建筑結構類型為框剪結構，板箱基礎，基礎埋深-4.00米，建筑安全等級一級。擬建工程重要性等級為一級，場地復雜程度及地基復雜程度均為二級（中等復雜），地基基礎設計等級為甲級，基坑工程南部、北側局部段以及西側局部段的側壁安全等級為二級；基坑工程東北側、東側、西北側以及北部局部段側壁安全等級為一級。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，基坑平面如圖所示。

二、支護方案選擇

1.該工程地質構成

擬建場地地層在40米深度范圍內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。場地內無地表水體，但擬建場區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，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

滇中地區此類工程常規支護方案一般選用灌注樁排樁支護，此支護技術優點為技術成熟，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，現場大部區域又能放一點坡，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。經過分析對比計算，決定根據坑周壁地層及地面荷載情況分段采用錨桿掛網噴錨、水泥深層攪拌樁相結合的支護方案。其支護機理是綜合的，錨桿的拉力作用與噴砼網相結合的方式，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）采用“Φ48鋼管錨桿+掛網噴錨+水泥深層攪拌樁止水帷幕墻”的支護方案。基坑東面（學校教學樓和醫院門診大樓西側）、南面（生活區主干道北側）均有5m左右的放坡距離，故采用“Φ48鋼管錨桿+掛網噴錨”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 技術參數

樁數 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，并做好統籌安排，土方開挖的順序、方法必須與設計工況相一致，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，發現車輪上粘土馬上沖洗。

⑹ 土方開挖是一種卸載過程，其開挖過程就是應力的釋放過程，即由開挖前的靜態平衡發展到動態平衡狀態。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、支護結構位移等。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：

每根樁就位前應該核對圖紙與樁位，確保就位符合設計要求。鉆機必須鋪墊平穩，確保機身平整，鉆桿垂直穩定牢固，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。

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將鉆桿提升至地面，對鉆尖開啟門必須重新清洗、調試、封口。

進入軟硬層交界時，應保持鉆桿垂直，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，電流值超越操作規程時，應及時提升排土，直至電流變化為正常狀態，鉆進的土應隨鉆隨清，鉆至設計標高時，應將鉆桿周圍土方清除干凈，鉆進過程中應隨時檢查鉆桿垂直度，確保鉆桿垂直，并做好記錄。

⑶終孔：鉆到設計標高后，應由質檢人員進行終孔驗收，經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控制在60m內。

水泥深層攪拌樁施工流程圖

噴錨支護施工

施工前，根據圖紙、地質報告和技術規范編制專項施工方案，根據錨桿設計要求、土層條件和環境條件，合理選擇材料、設備器具，布置水電設施。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→設置錨桿→壓力注漿→鋪鋼筋網（掛網）→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計；b作好施工設備進場及施工材料進場計劃；c查明基坑周圍地下管網及鄰近建筑位置。

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

⑶設置錨桿。為使錨桿傾角滿足設計要求，應調整好導軌傾角。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、成孔質量、問題處理等。

錨桿施工時應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計要求，屆時視具體情況適當調整。

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，漿液應攪拌均勻并立即使用，注漿前、中途停頓及作業完畢，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，注漿管應插入孔底，出漿口始終處在孔中漿體的表面以內，在注漿的同時將導管勻速、緩慢拔除。待漿液回流到孔口時，應預先計算所需的漿體體積并與實際注漿量進行對比，向孔內注入漿體的充盈系數必須大于1。

⑸鋪設鋼筋網片面層。在開挖高度內坑壁均設置鋼筋網噴錨混凝土面層護壁，面筋為ф6.5@200×200綁扎而成，網格允許偏差為±10mm，保護層厚度30mm。鋼筋網鋪設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。噴射順序應自下而上，噴頭與受噴面控制在0.8～1.5m范圍內，射流方向垂直指向噴射面，在鋼筋部位，應先噴填鋼筋后方，后噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現空隙。

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生影響，應及時排除邊坡滲水及基坑內積水。在坡頂設一道300×250磚砌排水溝截斷地表水，坡腳設置一道300×300排水盲溝排泄基坑內積水；在基坑周邊或轉角等部位設置集水井，井深2.0m，井徑為Ф800mm；地下水在排入城市管道前設置沉淀池，排水溝按1‰坡比向集水井或沉淀池傾斜，坑內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，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，應由工人三班作業，及時排除故障，如遇異常情況（如：涌砂較多）即向有關部門人員報告處理，保證正常連續地進行降水作業。

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定起著重要作用。基坑內土方開挖原則是：分層、分段對稱開挖坑內土方，分層厚度不應超過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計標高以上200～300mm時改用人工開挖修土，承臺區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（嚴禁超挖），施工錨桿及素混凝土護坡；

② 錨桿達到80%設計強度，且基坑水位滿足設計要求時，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（嚴禁超挖）。土方開挖應分段分片進行，沿基坑邊長，每開挖10延米的土方，立即進行相應范圍內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。

施工監測

本基坑工程的現場監測采用儀器監測與巡視檢查相結合的方法，根據本工程特點，監測工作如下：

⑴支護結構監測：支護結構監測主要涉及攪拌支護樁的內力監測、錨桿的拉力監測和樁頂沉降及位移。

⑵周邊建筑監測。基坑邊緣外1～2倍的開挖深度范圍內的建筑作為監測對象。監測點設置在建筑四角、中點及拐角處，主要監測建筑物的不均勻沉降。

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

⑷各項監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%的設計值 70%的設計值

周邊建筑監測 最大沉降 30mm 20mm

沉降差異 變化速率0.1H/1000（mm/d）傾斜率2‰

周邊地下管線監測 25mm 20mm

周邊地下水位監測 -4.0m -3.5m

監測方案依據《建筑基坑工程監測技術規范》GB50497-2009執行。

⑸觀測要求。

① 沿基坑頂或支護結構頂部根據周邊情況每隔約15m設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控。

② 觀測精度要求不低于三等精度。

③ 基準點應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 當出現以下情況之一時，施工方應及時與甲方、設計、監理單位聯系并采取相應措施：坡頂位移及沉降達到警戒值；位移不穩定、不收斂且超過規范要求；坡頂、地面或周邊管線出現異常或出現較大裂縫。

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時應按間距約15-25m的密度在基坑底帷幕外側位置增設直徑不小于DN300、深度不少于5m的回灌井進行地下水回灌工作，并應密切觀察周邊沉降情況。

結語

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

參考文獻：

[1]JGJ120—99.建筑基坑支護技術規程[S].

[2]侯學淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

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