某砂質土層深基坑復合支護施工技術研究實例

孫長全

（北京希地環球建設工程顧問有限公司 北京 100044）

1 工程概況

某建筑項目建筑面積約83 349㎡，其中，地上面積58 234.84㎡，地下總面積25 114.16㎡，地上最高10層，地下2 層。結構形式為框架框剪，基坑整體開挖深度約為4.46～11.06m，基坑底面積為15 834㎡。

根據有關規范，本基坑支護結構的重要性等級為二級，場地的復雜程度為二級，地基復雜程度為二級，因此，本項目的勘察等級為乙級，基坑支護形式選取“土釘墻+錨桿支護”的方式。

2 擬建場地巖土和水文條件分析

2.1 擬建場地巖土特征研究

擬建場地位于北京市平原區，場地基本平坦，屬平原城市地貌，本工程四周為空曠場地，30m范圍內無建筑物。塔吊位于基坑內部，不會對基坑產生附加荷載。地層結構根據鉆孔揭露，按成因類型及沉積年代，結合巖性特征及工程特性，劃分為5個主要地層，分述如下。

2.1.1 人工填土層

①黏質粉土素填土：黃褐色，稍濕，稍密，以黏質粉土為主，土質不均，本層揭露厚度0.60～2.90m，層底標高37.74～40.29m。

①1 雜填土：雜色，稍濕，松散，以建筑垃圾為主，混有少量黏性土。

2.1.2 一般第四紀沖洪積層

②粉質黏土：黃褐色，可塑，土質不均，含鐵、錳氧化物，夾②1黏質粉土、②2砂質粉土②3重粉質黏土及②4黏土薄層或透鏡體。本層揭露厚度5.30～9.00m，層底標高31.91～35.56m。

②1 黏質粉土：褐黃色，局部黃褐色，稍濕，稍密～中密，土質不均，含云母及鐵氧化物。該層分布范圍較大，厚度變化較大，本層揭露最大厚度5.10m。

②2 砂質粉土：褐黃色，稍濕，稍密～中密，土質不均，含云母及鐵氧化物。本層揭露最大厚度4.90m。

②3重粉質黏土：黃褐色，可塑，局部硬塑，土質不均，含鐵氧化物。本層揭露最大厚度2.50m。

②4 黏土：黃褐色，可塑，土質不均，含鐵氧化物。本層揭露最大厚度3.30m。

2.1.3 二類土層

③細砂：灰白色，局部褐黃色，稍濕，中密～密實，砂質較純，分選性好，級配差，礦物成分以石英、長石為主，夾③1粉砂及③2圓礫薄層或透鏡體。本層揭露厚度4.50～9.50m，層底標高25.06～30.35m。

③1 粉砂：灰白色，稍濕，中密，砂質不純，主要礦物成分以石英、長石為主，該層主要分布在③大層上部。本層揭露最大厚度2.30m。

③2 圓礫：雜色，稍濕，密實，母巖成分以灰巖為主，主要充填中粗砂約20%，該層主要分布在③大層中部及下部。本層揭露最大厚度0.60m。

2.1.4 三類土層

④圓礫：雜色，稍濕，密實，磨圓度較好，母巖成分以灰巖為主，含石英巖等，充填物以中粗砂為主，約占5%。本層揭露最大厚度2.0m。

2.1.5 碎石類土層

⑤卵石：雜色，稍濕～飽和，密實，一般粒徑3～5cm，最大粒徑不小于10cm，母巖成分以灰巖為主，部分為頁巖及砂巖，磨圓度一般，呈亞圓形，充填物以中粗砂為主，少量黏性土，夾少量粉土薄層，級配較差，夾⑤1細砂夾層或透鏡體。本層最大揭露厚度18.00m，最低層底標高10.80m。

⑤1 細砂：褐黃色，飽和，密實，砂質不純，含較多黏性土，主要礦物成分以石英、長石為主。本層最大揭露厚度2.80m。

2.2 場地水文條件

本次勘察期間，在30m 深度范圍僅發現1 層地下水，類型為潛水。初見水位埋深21.50～22.70m，初見水位標高18.11～19.14m，穩定水位埋深20.60～21.60m，穩定水位標高19.21～20.28m。

該層水主要賦存于⑤層卵石層中，補給方式以地表水體入滲和地下水側向徑流為主，并以側向徑流為主要排泄方式，水位年變幅約2.0～3.0m。近3～5年最高地下潛水水位在地面20m以下，水位年變幅約2.0～3.0m。場區歷年豐水期最高地下水位接近地表（1959年）。

3 復合支護方案設計

基坑采用“復合土釘墻”支護形式。根據基坑不同周邊環境與基坑深度，整個基坑分幾個剖面進行支護設計：基坑東、西、北側-10.16m（-10.06m）標高，坡度1∶0.4，共設置1道預應力錨桿及5道土釘，梅花形布置；基坑南側-10.16m（-10.06m）標高，坡度1∶0.3，共設置2 道預應力錨桿及4 道土釘，梅花形布置；基坑西北側-11.21m（-11.11m）標高，坡度1∶0.4，共設置2 道預應力錨桿及5 道土釘，梅花形布置；基坑東側-11.61m標高，坡度1∶0.4，共設置2 道預應力錨桿及5 道土釘，梅花形布置。詳情參考圖1—圖4。

圖1 土釘墻支護剖面圖（基坑東、西、北側）

圖2 土釘墻支護剖面圖（基坑南側）

圖3 土釘墻支護剖面圖（基坑西北側）

圖4 土釘墻支護剖面圖（基坑東側）

4 土釘墻噴錨支護施工技術要點

首先，實施土層挖掘作業時，需要預先留好一部分土層，大概為10cm，用于人工修筑坡度。對其進行混凝土噴射之前，應該先清除表層的雜質，保障基坑邊緣是相對平整的。如果基坑部位有上層滯水，應該在坡邊位置安裝好導流設施，間距為1m，進行對上層滯水的導出。當挖土至砂層時，需要先使用混凝土，噴30mm厚度，之后，再實施土釘成孔、注漿、編網等作業，避免砂體的風化造成倒塌［1］。

人工修筑坡度之后，需要實施鋼筋網的制作，因為鋼筋網的制作是與開挖作業一同實施的，所以，兩層之間的縱向鋼筋規格需要不小于鋼筋網，這樣才可以確保鋼筋網的安置，其制造工序必須勻稱，每個鋼筋網之間需要小于200mm，兩層之間鋼筋網規格不能小于300mm，反之，需要焊接牢固才行。鋼筋網與土體之間的距離需要超過30mm。

土釘使用大小為20mm 的螺紋鋼材料，間距2m 的位置處，需要焊接固定設施，設施的位置需要保障錨筋在中間［2］。

最后是注漿的環節，該環節使用的物料為礦渣硅酸鹽水泥漿液，水灰比例是1∶2，強度需要把控在32.5左右。作業實施環節，需要依據設計的方案，把控好物料的配比過程，同時參考作業實施的標準，控制漿液的物理性質，確保強度無誤。開始注漿是從底部實施，把注漿的管子插入孔中，漿液注漿將其灌滿，之后將洞口堵住，漿液注入快滿時，需要實施加壓的操作，每次加壓的力度標準是0.3，這樣可以確保漿液的密度。首次準備好的漿液需要一次性注入完畢，之后把洞口清理好［3］。

5 錨桿施工技術要點

5.1 鉆孔定位

按照設計圖紙中的控制點放線定樁位，要求孔位點施放誤差≤100mm。在自檢合格后，報監理單位驗線，報驗合格后，方可施工。重點控制垂直方向誤差，使錨桿孔位在一條水平線上，按照設計要求，采用水準儀進行錨桿定位放線，錨桿位置應放點準確。

5.2 成孔

采用土鉆進行成孔，鉆孔直徑為150mm。錨桿鉆機就位，對準孔位點，并作好孔位標記，保證錨桿在一條水平線上，調整鉆機傾角，符合設計要求后再鉆孔。基坑陽角部位，為避免同一水平面上的錨桿成孔時相互干擾，錨桿須調整傾角或在不同的標高施工［4］。

5.3 桿體制作與放置

鉆孔前，加工錨桿體，桿體導向采用專門的導向器，桿體上每隔2m 設置一個隔離架，桿體自由段應用塑料管包裹，與錨固段相交處的塑料管口應密封并用鉛絲綁扎緊。對于干成孔，在退出鉆桿后，應盡快將桿體和注漿管插入孔內。

5.4 錨桿試驗

（1）錨桿試驗數量應取錨桿總數的5%且不少于3根。

（2）錨桿錨固段漿體強度達到15MPa 或達到設計強度等級的75%時，飛騰可進行錨桿試驗。

（3）錨桿最大試驗荷載取錨桿軸向受拉承載力設計值Nu。

（4）錨桿驗收試驗初始荷載取錨桿軸向拉力設計值的0.1倍。

（5）在每級加荷等級觀測時間內，測讀錨桿位移不應小于3次。

（6）達到最大試驗荷載后觀測15min，卸荷至0.1Nu，并測讀錨頭位移。

6 基坑變形監測

本工程場地基坑周邊各側紅線外是規劃綠地和既有道路，為保證上述各建筑物及管線的安全，避免地面裂縫，施工中，加強對周圍建筑物、道路和地下管線等設施的變形測量和裂縫觀察格外重要，要嚴格按《建筑基坑支護技術規程》《建筑邊坡工程技術規范》《建筑施工測量技術規程》等要求精心組織施工，嚴格進行監測，確保施工安全［5］。

本工程基坑周圍及地質環境比較復雜，因此，本工程基坑側壁安全等級及重要性均按照二級考慮。根據《建筑基坑支護技術規程》（DB11/489-2016）要求，考慮本工程的特殊、復雜的周邊環境，為確保施工安全及周邊建（構）筑物和地下管線設施的安全，在基坑開挖和地下結構階段需進行監測［6］。

邊坡經過2個雨季及2個冬季的考驗，監測數據正常，各項數據均未達到預警值，基坑穩定性較好。詳見表1。

表1 基坑監測數據最大偏差值統計表

7 結語

結合該工程施工實踐表明，土釘墻和噴錨掛網支護可有效提高基坑邊坡安全儲備，施工技術性、經濟性良好，具有良好的施工應用價值。在土釘墻和噴錨聯合支護施工中，施工單位應根據基坑開挖深度、土釘噴錨施工之間的相互關系，合理確定分層開挖深度，確保土釘、噴錨與土方開挖同步施工，保證基坑支護體系穩定性。土釘墻和噴錨聯合支護施工是一項技術先進、施工簡便、經濟合理、綜合性能突出的基坑支護技術。