軟土富水地質建筑基坑工程中型鋼復合噴錨+內支撐支護技術應用研究

方俊楠

摘 要：結合重慶市五桂堂歷史文化街區項目，深入分析了工程項目場地巖土、水文特點及對工程基坑施工造成的不利影響。通過合理分析場地實際情況，選擇型鋼復合噴錨+內支撐支護技術方案，并詳細分析了基坑開挖、型鋼鋼架制作與安裝、縱向連接筋與鋼筋網片安裝及噴射混凝土等施工環節技術要點，以期為復雜地質條件下的工程施工提供有益參考。

關鍵詞：復雜地質;基坑工程;型鋼復合噴錨;內支撐

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）28-0-03

Abstract： Combined with the project of wuguitang historical and cultural block in Chongqing， this paper deeply analyzes the geotechnical and hydrological characteristics of the project site and its adverse impact on the construction of foundation pit. By reasonably analyzing the actual situation of the site， reasonably selecting and applying the technical scheme of section steel composite shotcrete anchor + internal support， and analyzing in detail the key construction technical points of foundation pit excavation， fabrication and installation of section steel frame， installation of longitudinal connecting reinforcement and reinforcement mesh， shotcrete and so on， in order to provide useful reference for engineering construction under complex geological conditions.

Keywords： complex geology;foundation pit works;section steel composite shotcrete anchor;inner support

隨著城市建筑工程數量不斷增加，建筑工程規模不斷擴大，建筑工程基坑周圍環境和施工條件日益復雜，對建筑工程施工質量和施工安全提出了更高的要求，不僅要保障基坑建筑施工安全，還應當防范和控制因基坑施工引起的周圍構建物、道路、管網等沉降問題。結合重慶市桂堂歷史文化街區項目，深入研究軟土富水地質條件下型鋼復合噴錨和內支撐支護技術在建筑工程中的應用。

1 工程概況

重慶市五桂堂歷史文化街區項目總建筑面積為73 873.37 m2，其中地上建筑面積為50 931.07 m2，地下建筑面積為22 941.30 m2，由14棟2～5層建筑組成。該工程主要結構為框架結構，建筑混凝土框架結構等級二級，設計使用年限50年，抗震設防烈度6度。

根據現場探勘結果，該工程處于重慶市商業街區，周圍高層建筑物較多。工程西臨人民東路，擬建場地與市政道路紅線最小距離為18.2 m;南臨擬建建涪北路;東臨擬建中山東路，擬建建筑距離道路紅線最小距離為2.0 m;北為已有高層建筑，建筑距離道路紅線最小距離為15.0 m。同時，根據場地巖土勘測資料，該工程場地地形總體呈西高東低走向，地質構造簡單，但軟土厚度大、地下水位高，給本工程基坑施工造成了一定困難。該工程為鉆孔灌注樁基礎，持力層為砂巖層，基坑開挖深度為8 m。

2 工程地質與水文條件分析

2.1 工程地質條件分析

擬建場地地貌單元屬于丘陵斜坡地貌區，地形呈西高東低走向，地形坡度為10°～20°，局部為陡坎邊坡，最高點高程為219 m，最低點高程為175 m，相對高差44 m。同時，沿紅線分布存在環境邊坡，邊坡高度為3～5 m。該工程地質構造簡單，無斷層或破碎層，無不良地質現象。場地巖土類型主要為雜填土、素填土、粉質黏土、泥巖及砂巖等。基礎土層以素填土、粉質黏土為主，巖土層厚度為5～12 m。巖層以泥巖為主。根據巖土勘測結果，施工范圍內巖土層主要為雜填土和粉質黏土，穩定性較差。

2.2 水文地質條件分析

涪陵區屬于亞熱帶季風氣候區，溫暖濕潤，雨量充沛，夏季炎熱，冬季多霧，常年平均氣溫為18.3 ℃，年最大降雨量為1 451.7 mm，最小降雨量為836.5 mm，年平均降雨量為1 104.2 mm，降雨量呈季節分布，以春、夏、秋季為主，冬季僅為6%。自然降雨以5—9月份為主，占全年降雨量的66.1%，且暴雨集中、強度大，年平均日最大降雨量為210.3 mm。受自然降雨補給，擬建場地地下水位主要為上層滯水、孔隙承壓水，地下水豐富，水文較高，水文連續性差，無統一的自由水面，水文埋深為0.80～2.75 m，平均水位為1.1 m，且隨地形和季節變化而變化。孔隙承壓水主要賦存于泥巖層和砂巖層，與周圍地下水聯系密切，水量豐富，季節性變化規律明顯，開挖土方易引起流土、流砂、突涌等問題。

由于該工程基坑開挖深度較淺，基坑開挖范圍內主要受上層滯水影響，且該工程雜填土和粉質黏土厚度較大，易在土方開挖工程中出現滑坡、突涌等問題，對工程施工影響較大。同時，該工程基坑周圍環境較為復雜，對基坑變形控制要求高。基坑開挖邊坡地下管網密布，基坑支護結構施工作業空間狹小，難以采用大型機械作業，導致不能采用排樁、SMW工法樁或地下連續墻等支護結構施工。

3 型鋼復合噴錨+內支撐支護技術應用要點

3.1 基坑支護選擇與結構設計

考慮到該工程施工實際情況和基坑安全、質量和工期要求，該工程采用型鋼復合噴錨和內支撐組合支護結構。該基坑支護結構中，型鋼復合噴錨支護墻可兼作基坑支護結構和基坑止水帷幕，并可同時作為通道結構外墻，從而降低基坑工程造價。該支護結構由型鋼鋼架與復合噴錨組成，不需大型機械設備作業，占用空間小、靈活性高，可根據地質條件和基坑變形情況調整型鋼間距和內支撐間距，以有效控制基坑變形。此外，根據基坑開挖施工要求，可通過超前錨管注漿方法對巖土層進行逐層超前加固，有利于穩定基坑土層，防止基坑邊皮在側向滯水補給的情況下出現流砂、滑坡等問題。

根據基坑支護結構方案，該工程基坑支護結構采用midas軟件對基坑支護結構進行設計[1]。根據模擬計算結果，采用型鋼復合噴錨+內支撐支護技術，基坑最大水平位移為27.6 mm，最大沉降值為30.1 mm，鋼支撐最大軸力為567 kN，橫向工字鋼最大彎矩50.1 kN·m。根據基坑支護結構有限元分析，確定基坑支護方案：①基坑頂部設置800 mm×500 mm鋼筋鎖口圈，預防和控制基坑沉降問題;②鎖口圈頂部設置1 100 mm高、240 mm厚的磚砌防洪圈;③型鋼復合噴錨墻厚度為300 mm，型鋼鋼架工字鋼豎向間距750 mm，每榀工字鋼間隙采用雙層Φ22 mm×300 mm縱向鋼筋焊接，縱向連接筋為Φ6.5 mm×150 mm×150 mm鋼筋網片連接，焊接并綁扎鋼筋網片后，噴射厚度300 mm、強度C20的混凝土;④超前注漿錨管厚度3.5 mmΦ6.5 mm鋼管，長度2.5 m，水平間距為0.5 m，沿每榀鋼架布設;⑤基坑支撐采用Φ245 mm×8無縫鋼管內支撐，鋼管水平間距3.6 m，豎向間距為2.25～2.50 m;⑥基坑開挖至坑底后及時封底，封底施工采用雙層Φ22 mm×300 mm連接筋按1.1 m間距布設，附加雙層Φ6.5 mm×150 mm×150 mm鋼筋網片，噴射混凝土厚度300 mm，噴射混凝土施工完成后，對基坑回填注漿，注漿采用水灰比1.0∶0.5的素水泥漿封底，減少基坑施工對基坑土層的擾動作用;⑦基坑封底后，基坑側壁全段進行回填注漿，以提高基坑邊坡穩定性。

3.2 基坑開挖

該工程中，基坑開挖時遵循對稱、分區開挖原則，分層厚度為0.5 m。分層開挖過程中嚴格遵循“先撐后挖、嚴禁超挖”的原則。土方開挖過程中，按踏步開挖方法開挖[2]，主體建筑開挖至4.5 m后，其他區域開挖至2.0～3.0 m，土方外運車輛沿坡道和土方開挖踏步外運出場地。基坑開挖至7.5 m時，采用人工開挖方式至設計標高，防止超挖、欠挖問題。

3.3 型鋼鋼架制作與安裝

該工程中，雖然單棟建筑物高度較小，但由于建筑物數量較多，受現場施工場地限制和約束，型鋼鋼架采用場外加工、場內拼裝方式制作，制作完成后由人工安裝到位。型鋼接頭采用高強螺栓和連接板連接方式[3]，連接板設置4個高強螺栓孔，通過4套M20×55 mm高強螺栓連接型鋼鋼架，如圖1、圖2所示。為確保鋼架穩定性，上下層型鋼鋼架接頭相互錯開。

3.4 縱向連接筋與鋼筋網片安裝

鋼架安裝過程中，縱向連接筋與鋼筋網片安裝時，連接筋與工字鋼采用單面搭接焊接方式，焊接工作由經驗豐富的焊接施工人員進行，焊接施工后及時檢查焊縫，確保焊縫飽滿，無空焊、虛焊等問題。鋼筋網片與連接筋采用點焊連接后使用10#鍍鋅鐵絲綁扎牢固。為防止網片在噴射混凝土時發生移位，相鄰網片之間增設連接筋[4]。

3.5 超前錨管施工

連接筋和鋼筋網片安裝完成后，使用超前錨管向基坑邊坡內注漿錨固。錨管端部為樁尖形，按500 mm間距對稱設置濾水孔，管尖側焊接鋼筋，以此作為超前錨管孔前倒刺和保護塊。超前錨管施工前，根據基坑開挖情況人工修坡，并測量定位出錨孔位置。經測量復核錨孔位置后，使用沖擊錘將錨管按15°角錘入基坑邊坡內，錨入長度應滿足工程設計長度要求。錨管鉆孔到位后，借助注漿泵向孔內注漿，注漿壓強為0.6～0.8 MPa，砂漿水灰比為0.50～0.55，砂漿灌注完成后穩壓3～5 min，終壓壓強為1 MPa。

3.6 噴射混凝土

超前錨管施工完成后，按工程設計要求噴射面層混凝土，混凝土為強度C20的細石混凝土。混凝土配合比經試驗確定，如表1所示。摻入適量早強劑，促進面層混凝土初凝。噴錨施工時，噴頭垂直于邊坡面層1 m噴射混凝土[5]，噴射壓強為0.3～0.5 MPa。

3.7 基坑支護效果評價

該工程中，通過基坑施工過程監測與評價，至該工程地下室施工完成并回填施工，基坑最大水平位移為24.5 mm，最大沉降值為26.7 mm，與支護結構模擬結果基本相符。基坑最大變形出現在基坑開挖至設計標高時，基坑封底、基坑噴錨支護后變形趨于穩定。其原因在于：增加鎖口圈降低支護結構沉降;土方開挖后及時進行支護結構和內支撐施工，減少巖土層暴露時間;基坑封底后對土體注漿加固處理。根據周圍道路、構建物沉降變形監測結果，該工程基坑施工期間，臨近筑物最大水平位移為15.6 mm，最大沉降值為10.1 mm。周圍道路受基坑施工影響不顯著，有力保障了基坑工程施工安全，降低了基坑施工對周圍構建物的影響。

4 結語

根據該工程施工實踐，在軟土富水地質條件下，型鋼復合噴錨支護具有顯著應用優勢，原因在于該技術方案無需大型機械設備施工，尤其適用于臨近紅線的基坑工程。同時，該支護方案應的支護結構可兼做部分地下室外墻（需做內襯），有效控制工程總價，具有良好的技術效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]田帥.基于midas/gts對基坑環梁內支撐的有限元分析[D].太原：太原理工大學，2018：34.

[2]李忠超，陳仁朋，陳云敏，等.軟黏土中某內支撐式深基坑穩定性安全系數分析[J].巖土工程學報，2015（5）：769-775.

[3]韓斌，鄭祿璟，王少勇，等.復雜破碎露天邊坡的綜合加固技術[J].中南大學學報（自然科學版），2013（2）：772-777.

[4]張波.砂卵石基坑噴錨網支護數值模擬研究[D].重慶：重慶大學，2002：45.

[5]林容文.水泥土攪拌樁止水、噴錨網加固支護在狹小場地深基坑中的應用[J].廣東建材，2007（7）：84-86.

3058500338263