水利工程項目深基坑支護要點

覃建華

（深圳市深水兆業工程顧問有限公司）

0 引言

近年來，水利工程項目的數量越來越多，規模越來越大，基坑開挖深度也在不斷增加，引發的環境效益愈發嚴重，對基坑支護技術提出了更高的要求。深基坑支護技術種類比較多，如：土釘墻支護技術、鋼板樁支護技術、排樁支護技術、地下連續墻支護技術等都是水利工程深基坑施工中常用支護技術。和其他支護技術相比，土釘墻支護技術具有經濟、合理、可靠等優勢，得到了廣泛應用。土釘墻支護技術是通過原位土體加固，并充分利用原土體自承載力的支護技術，支護機理為：通過土釘、混凝土面層、土體的相互協同作用，從而形成一種具有一定強度的復合擋土結構，保證深基坑施工的安全性和施工質量。

1 工程概述

某水利工程項目，深基坑開挖時受到場地限制，采用了鋼板樁布置，右側路面高層在7.50～8.00 m之間。由于基坑深度比較大，選擇了分層開挖方式，開挖到5.80 m后，在該高層下部施打18 m長鋼板樁。鋼板樁的側1.80 m高程位置設置了二級平臺。

2 深基坑支護方案選擇

在水利工程施工中，地下滲水會拖累施工效率，工程基坑比較深，會對地表生態造成破壞，導致地質狀態發生變化，地下水會緩慢滲漏出來，基坑深度越深，地下滲水就越多。針對工程地質水文條件，要防止發生坍塌問題，并做好基坑降水排水工作，經過方案比選，決定采用土釘墻支護技術。在施工之前，通過井點降水，集水明排。土釘墻支護技術施工示意圖如圖1所示。

圖1 土釘墻支護技術施工示意圖

3 深基坑土釘墻支護設計

3.1 土釘墻支護設計計算

土釘墻支護是深基坑施工中常用的支護技術，為保證支護效果，需要結合工程特性，計算各項支護參數，并做好抗拉驗算和整體穩定驗算。工程土釘墻支護設計參數如表1所示，抗拉驗算結算和整體穩定驗算結果如表2和表3所示。

3.2 深基坑土釘墻支護設計結果分析

微型樁設計：工程微型樁樁徑為108 mm，樁間距為0.50 m，頂部標高為-1.50 m，長度為6.00 m，嵌固深度達到1.70 m。土釘選擇直徑為89 mm的鋼管。通過鉆孔機程控，鉆孔中放入鋼管之后，用水灰比為0.50的水泥砂漿封堵，促使鋼管和土體連接成一個整體。

預應力錨桿設計：工程在土釘墻支護施工時，設置了2層預應力錨桿，地面到-2.00 m 處設置第一道預應力錨桿，-2.00～-4.00 m之間設置第二道錨桿。錨桿傾角控制在10°左右，錨桿長度為10 m，預加拉力為80 kN，錨索采用了1束1 860級預應力鋼絞線，通過20B 槽鋼梁鎖定在微型樁上，噴射C20混凝土，噴射厚度控制在30～50 mm之間。

表1 深基坑土釘墻支護設計參數表

表2 抗拉驗算結果表

表3 整體穩定驗算計算結果表

4 土釘墻支護技術的應用要點分析

4.1 嚴格控制深基坑開挖進度和深度

在水利工程項目深基坑開挖時，需要對開挖進度和深度嚴格控制，如果進度過快，會增加邊坡的加載速度過快，導致土釘墻無法達到設計的強度，從而影響支護效果。此外，如果施工荷載加速過快，還會影響土體的變形系數和強度，甚至引發嚴重的坍塌安全事故。因此，在具體施工中必須嚴格控制土層開挖進度。深基坑開挖深度也要嚴格控制，避免發生超挖、欠挖問題，每層開挖深度控制在2 m之內。

4.2 初噴

當深基坑開挖結束之后，為保證坡面的穩定性，防止發生坡面坍塌，開挖完成后的坡面要及時噴射混凝土，保證深基坑坡面的固結性。在初噴時需要注意的是，必須嚴格控制混凝土噴射厚度，控制在3～5 cm之間。混凝土噴射完成之后，還要盡量保證表面的平整性，要求表面濕潤光澤、無流淌。混凝土噴射完成2 h之后立即開展養護工作，為混凝土硬化提供良好的環境，養護時間不能低于7 d。

4.3 鉆孔

嚴格按照設計要求，控制孔徑、孔深和傾角。可采用人工鉆孔方法，邊鉆孔，邊記錄，對成孔質量要嚴格控制，一旦發現問題，立即停止鉆孔，待所有的問題都解決之后，再繼續鉆孔，并對問題處理過程詳細記錄，為后期施工提供參考和指導。鉆孔完成之后，立即開展清孔操作，清孔完成后及時封堵，避免施工現場雜物進入鉆孔中。

4.4 鋪設土釘鋼筋

清孔完成之后，可進行鋪設土釘鋼筋操作，在具體鋪設之前，必須確保定位裝置完好有效，嚴格按照設計圖紙進行鋪設。土釘鋼筋插入孔洞中后，將配制好的水泥砂漿注入到鉆孔中。可選擇重力注漿，也可以選擇壓力注漿。如果選擇重力注漿，則要保證水泥砂漿填滿孔洞。如果選擇了壓力注漿，要采取二次注漿，以保證土釘鋼筋和周圍土體接觸的緊密性，提升水力工程項目深基坑支護效果。

4.5 鋪設鋼筋網片

土釘鋼筋鋪設完成之后，再按照相應的要求鋪設鋼筋網片，值得一提的是，必須嚴格控制鋼筋直徑，工程采用直徑為6 mm的鋼筋，通過焊接和人工綁扎相結合的方式，保證鋼筋網片鋪設質量。網格尺寸需要控制在150～300 mm之前，搭接長度控制在300 mm以上。

4.6 復噴

復噴是土釘墻支護最后一道工序，當鋼筋網片鋪設完成后，對整個深基坑坡面進行二次混凝土噴射，保證噴射厚度復合設計要求，并保證混凝土噴射的均勻性。混凝土復噴結束示意圖如圖2所示。

圖2 混凝土復噴結束示意圖

采用空壓設備分段自下而上噴射C20細石混凝土，噴射過程做到噴射回彈量小，噴層強度高，噴射厚度80 mm。

5 結語

綜上所述，文章結合工程實例，分析了水利工程項目深基坑支護要點，分析結果表明，深基坑支護是水利工程施工的主要環節，為保證支護效果，在設計時需要切實做好驗算工作，按照工程特性，合理選擇施工參數。為后期支護施工提供必要的技術保障和數據支持。土釘墻支護技術在深基坑支護中有顯著的優勢，通過分析土釘墻支護技術在水利工程中的應用實踐，為今后類似工程施工建設提供一定的參考和借鑒。