淺析在富水卵石層復(fù)雜地質(zhì)條件下錨管土釘墻支護施工技術(shù)

周德峰

（福建拓海建設(shè)工程有限公，福建 龍巖 364000）

1 工程概況

龍巖市銅江路與花漾江山連接線道路工程位于龍巖市江山鎮(zhèn)，道路全長為177m，起始樁號為K0+000，南起銅江路，終止樁號為K0+177.0，北至花漾江山小區(qū)南大門，道路寬度為18m，其中K0+112.745～K0+140為橋梁，橫跨石山園溪，橋梁結(jié)構(gòu)為簡支梁，類別為中橋，設(shè)計時速為30km/h，橋梁基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，設(shè)計荷載為城-A級。橋墩基礎(chǔ)底高程為357.13m，基坑開挖深度為4.26～11.34m，基坑北側(cè)距離花漾江山小區(qū)為37m，南側(cè)距離石山園溪為5m，東西兩側(cè)均為空地，基坑平面尺寸為21×7m。

2 工程地質(zhì)及水文情況

根據(jù)地質(zhì)勘察報告和地面調(diào)查情況顯示，施工場地巖土層由上而下分述為：①素填土，呈松散狀，主要由碎卵石和粘性土組成，含水率23.3%，屬于中濕類型土，層厚為0.70～4.50m；②卵石，呈稍密～中密狀態(tài)，粒徑為20～60mm，含量為50%～60%，卵石主要成分為砂巖，中間夾雜中粗砂和圓礫，中粗砂含量為15%，圓礫含量為20%，層厚為5.80～17.5m；③含角礫粉質(zhì)粘土，呈可塑狀，屬于中等壓縮性土，層厚為7.25～26.30m；④中風(fēng)化灰?guī)r，呈碎塊～塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理發(fā)育，屬較硬巖，層厚6.30～8.17m。施工場地內(nèi)地表水主要有小水溝和石山園溪，地表水主要來自山泉水和大氣降水的補給，水量受季節(jié)性影響，地表水深度為0.5～1.5m；地下水主要來自地表水滲透和大氣降水補給，排泄方式由兩側(cè)向中部溪流方向逕流，地下水受石山園溪影響較大，地下水水位埋深為2.10～2.80m，卵石層富水透水性強。

3 基坑支護設(shè)計

經(jīng)綜合評估后，基坑的東側(cè)設(shè)計采用放坡+掛鐵絲網(wǎng)噴混凝土支護，其余三側(cè)設(shè)計采用錨管土釘墻支護。基坑開挖深度為4.26～11.34m。東側(cè)采用1：1.50放坡+Ф6@300×300mm鋼筋網(wǎng)C20細石噴射混凝土（80厚）防護，如圖1所示；西側(cè)和南側(cè)采用上部1：1.0放坡+Ф6@300×300mm鋼筋網(wǎng)C20細石噴混凝土（80厚）防護，下部采用1：1.0放坡+Ф48@1200mm（L=7000～14500mm）的錨管，施工角度為15度，共計5排，標(biāo)高（以基底為±0.00計）分別為0.56m（錨管長度為7.0m，設(shè)計抗拔力為88kN）、1.76m（錨管長度為11.5m，錨管設(shè)計抗拔力為102kN）、2.96m（錨管長度為14.5m，錨管設(shè)計抗拔力為91kN）、4.16m（錨管長度為14.5m，錨管設(shè)計抗拔力為72kN）和5.36m（錨管長度為14.5m，錨管設(shè)計抗拔力為70kN），墻面設(shè)100厚C20細石噴射混凝土，內(nèi)設(shè)Ф8@200×200mm鋼筋網(wǎng)，如圖2所示；北側(cè)采用采用上部1：1.0放坡+Ф6@300×300mm鋼筋網(wǎng)細石噴混凝土（80厚）防護，下部采用1：0.8放坡+Ф48@1200mm（L=6000～14500mm）的錨管，施工角度為15度，共計5排，標(biāo)高（以基底為±0.00計）分別為0.56m（錨管長度為6.0m，設(shè)計抗拔力為97kN）、1.76m（錨管長度為10.0m，錨管設(shè)計抗拔力為101kN）、2.96m（錨管長度為13.0m，錨管設(shè)計抗拔力為93kN）、4.16m（錨管長度為14.5m，錨管設(shè)計抗拔力為75kN）和5.36m（錨管長度為14.5m，錨管設(shè)計抗拔力為71kN），墻面設(shè)100厚C20細石噴射混凝土，內(nèi)設(shè)Ф8@200×200mm鋼筋網(wǎng)，如圖3所示。

圖1 基坑?xùn)|側(cè)支護剖面圖

圖2 基坑西側(cè)和南側(cè)支護剖面圖

圖3 基坑北側(cè)支護剖面圖

4 施工難點

（1）本工程地下水位較高，施工期間為夏季，屬于雨水豐沛期，水量較大，基坑開挖前應(yīng)進行井點降水；

（2）西側(cè)和南側(cè)為河道，北側(cè)為小區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑開挖可能造成小區(qū)道路或者河堤出現(xiàn)沉降變形；

（3）基坑開挖范圍均為卵石層，在卵石層植入錨管難度大。

5 錨管土釘墻的作用原理

將錨管植入土體中，然后壓密注漿，使得錨管與土體形成復(fù)合土體，當(dāng)這個復(fù)合土體受力產(chǎn)生塑性變形時，土體中的應(yīng)力就會向錨管土釘進行轉(zhuǎn)移，而土釘則將受承受的應(yīng)力向土體深處進行傳遞和擴散，從而降低變形應(yīng)力水平，使得應(yīng)力值小于土體的開裂最小值。錨管土釘?shù)膲好茏{過程中，水泥漿會充滿土釘周邊的土體的縫隙，使得土體得到加固，而錨管又起到加筋的效果，類似于重力式擋土墻，使得復(fù)合土體的受力性能得以改善。

6 主要施工技術(shù)

6.1 降水施工

根據(jù)地下水的補給情況、水位高程以及抽水量等要求，本工程基坑井點降水采用直徑為219mm的管井降水，基坑內(nèi)輔以集水坑明排法。基坑內(nèi)布置2口降水管井，鉆孔直徑為450mm，采用φ219mm的鋼制濾水管，深度為20m，井底填充1500mm厚的碎石料，井壁外圍采用鋼絲綁扎2層40目尼龍濾網(wǎng)；基坑外圍設(shè)置3口直徑為75mm的觀測井，鉆孔直徑為130mm，采用φ75mmPVC管，深度為16m，井底填充300mm厚的礫料過濾層，井壁外圍采用鋼絲綁扎1層20目尼龍濾網(wǎng)；在距離支護坡頂0.5m位置基坑頂四周設(shè)置寬度為300mm截水溝，防止地表水進入基坑，坑內(nèi)設(shè)置直徑為800mm圓形集水井，采用污水泵將基坑內(nèi)的明水抽到基坑外。

6.2 土方開挖

根據(jù)建設(shè)單位提供的基準(zhǔn)坐標(biāo)點，采用全站儀將基坑的支護邊線測放出來，并在永久性的構(gòu)筑物上設(shè)置控制邊樁。基坑底的邊線按照基坑的外邊雙側(cè)向外1m作為基坑的定位線。土方開挖嚴格按照設(shè)計圖紙的坡度進行放坡，一般先挖支護工作面，選擇的位置為距離坑壁6m的地方進行開挖，分層分段有序地開挖，分層厚度為2m，分層的劃分一般以錨管以下0.5m，采取跳槽開挖的方式，每段開挖的長度以6m為宜。土方開挖應(yīng)安排好運輸車輛的行走路線，土方應(yīng)及時外運，基坑周邊2m之內(nèi)不得堆載，減少對基坑壁的擠壓。土方開挖后及時安排操作人員進行人工修整，接著進行噴錨支護。噴射混凝土應(yīng)摻三乙醇胺早強劑，摻量為0.05%，使得混凝土早期強度得以提高，縮短間隔時間。下一層土方開挖應(yīng)等上一層的錨管抗拉強度為80%的設(shè)計抗拉強度值時才可以進行施工，一般上下層間隔時間為7d。

6.3 錨管土釘墻施工

采用QC-150型沖擊錨桿機將φ48×3.5的鋼管植入卵石層中，錨頭采用φ108×4.5的圓錐形擴大頭，采用6根長度為300mmφ16螺紋鋼筋將錨頭與錨管進行焊接，錨管每隔0.5m設(shè)置1個孔徑為8mm的出漿孔，呈梅花形布置，靠基坑方向管前段3m之內(nèi)不設(shè)置出漿孔眼。錨管上設(shè)置長度為40mm規(guī)格為L25×3的倒掛角鋼，增加錨管與土體之間的錨固，如圖4所示。錨管注漿之前采用清水對錨管進行清洗，注漿方法采用孔口密封注漿，水泥采用強度為42.5的普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5，注漿壓力為0.4MPa，水泥漿的強度為20MPa,當(dāng)孔口有水泥漿溢出，或者注漿壓力達到設(shè)計值且排氣管不再排氣可以穩(wěn)壓注漿3min，即可停止注漿。錨管注漿完成后即可進行鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)，鋼筋采用Ф8，橫豎方向間距為200mm，加強筋采用2Φ16，鋼筋網(wǎng)應(yīng)延伸0.5m到地表面，鋼筋網(wǎng)的搭接長度≥300mm。

圖4 錨管桿體大樣圖

6.4 面層混凝土施工

本工程噴射混凝土采用細石混凝土，碎石粒徑≤20mm，采用中粗砂，混凝土強度等級為C20，水泥采用標(biāo)號為42.5的普通硅酸鹽水泥，混凝土配合比為水泥：碎石：中粗砂=1：2：2，摻適量的速凝劑，細石混凝土的水灰比為0.4，空壓機壓力≥0.15MPa,風(fēng)量≥9m3/min，噴射工藝為干式，噴射混凝土應(yīng)自下而上分段進行作業(yè)，每層噴射厚度≤40mm；噴頭與支護面相互垂直，噴頭距離支護面0.6～1m。混凝土終凝后2h及時進行澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間≥7d，噴射混凝土強度達到設(shè)計強度80%方可進行下一層土方的開挖。采用1100mm長度的φ50PVC管作為泄水管，泄水管入土深度為1000mm，向外傾斜10%，入土段每隔50mm設(shè)置1個φ6mm的孔眼，塑料管外包2層20目尼龍濾網(wǎng)，泄水管的布設(shè)間距為3m，呈梅花形布置，泄水管能夠?qū)⒅ёo面的地下水及時排出，達到泄壓的效果。

7 基坑監(jiān)測

為了實現(xiàn)信息化施工和實時動態(tài)管理，本工程對基坑支護監(jiān)測進行布置：在基坑周邊設(shè)置1個位移和沉降的觀測點，主要監(jiān)測基坑坡頂?shù)奈灰坪统两担^測基坑施工對周邊土體是否產(chǎn)生影響；布置1個測斜管對土體的水平位移進行觀測，主要觀測土方開挖時深層土體是否發(fā)生變形；在基坑坡頂外側(cè)布置2個水位觀測點，主要觀測基坑施工對水位的實際影響。本次基坑監(jiān)測結(jié)果均滿足施工規(guī)范的要求。

8 結(jié)束語

本工程基坑支護工程，采用氣動沖擊錨桿機解決了卵石層錨管難以植入的問題，采用管井降水和設(shè)置集水坑進行排水的方法解決了富水性的問題，土方開挖采用分層分段進行施工，加強錨管土釘墻的施工質(zhì)量控制，加強噴射混凝土的施工管理，錨管土釘墻施工完成后各項監(jiān)測指標(biāo)均符合施工規(guī)范的要求，取得良好的施工效果。