深基坑喷锚支护施工中的重点问题

摘 要：以华威商住大厦为例，介绍了喷锚支护在深基坑应用中的重点问题。
关键词：深基坑； 喷锚支护
1 工程概况
　　华威商住大厦（即华西美庐）位于成都市人民南路三段西侧华西医大校园内，该建筑物地上由一幢29层商住楼及一幢16层宾馆楼组成。三层地下室，基坑深11.85-12.55m，呈近似长方形，基坑支护面积4384 m2（图1）。

　　基坑南侧及西侧紧邻排水沟开挖，排水沟因年久失修，渗漏严重。南侧距已有建筑物约5.0m，该建筑物基础为条形基础。东北角距三层砖混建筑物约3.0m。
2 场地地质条件
　　该场地属成都平原岷江水系Ⅰ级阶地，其地层自上而下依次为：
　　1.1第四系全新统人工填土层（Q4ml）：由杂填土、素填土构成，层厚1.00-3.40m。
　　1.2第四系全新统冲积层（Q4al）：
　　粉质粘土：可塑，层厚0.50-2.10m。
　　粉细砂：松散，层厚0-1.20m。
　　中砂：松散—稍密，饱和，层厚0.30—2.30m。
　　圆砾：稍密，饱和。层厚0—4.00m。
　　卵石：中密、密实为主。
　　1.3 基岩—白垩系中统灌口组（K2g）沉积岩：砂岩与泥岩互层，强风化带较厚，夹石膏。
　　地下水：分布于砂、卵石层中，主要由大气降水及上游地下水补给。静止水位埋深约3.0m。
　　各岩土层物理力学参数见表1

 

3 喷锚支护实施
　　3.1设计
　　设计采用①喷射砼----钢筋网----锚杆钻进----压力注浆计算方法，考虑支护结构与土体联合作用，并以土钉作为支护的骨干。②位移反馈法：根据施工实测位移值对本方案设计进行修正。根据周边情况及变形控制（水平、沉降）等要求，基坑支护放坡量分别为：东、西侧0.5m；南侧1.5m；北侧2.5m；理论（土体极限平衡理论）分析计算，所采用的公式为：
　　土压力侧压力峰值 Pm：
　　Pm=0.55tg2(45°-j/2)rH (C/rH≤0.05)
　　式中：
　　r—各土层的加权容重(KN/m3)
　　H—基坑深度(m)
　　j—各土层的加权内摩擦角(°)
　　地表堆载侧压力P1:
　　P1= tg2(45°-j/2)q
　　每一锚杆所受的最大拉力N:
　　N=pSvSh/cosθ
　　式中：
　　P= P1+Pq
　　θ—锚杆的倾角（°）取θ=10°
　　P—锚杆长度中点所处位置上的侧压力（Kpa）
　　P1—锚杆长度中点所处深度位置上由支护土体自重引起的侧压力
　　Pq—地表均布荷载引起的侧压力
　　各层锚杆设计内力满足:
　　Fsd.N≤1.1лd2Frk·1/4
　　式中：
　　Fsd—锚杆的局部稳定性安全系数
　　N—锚杆的设计内力(KN)
　　d—锚杆直径(m)
　　Frk—锚杆抗拉强度标准值(KN/m2)
　　各层锚杆的长度L满足:
　　L≥L1+ Fsd N/лdτ
　　式中：
　　L1—锚杆轴线与45°+j/2斜线交点至锚杆外端距离
　　d—锚杆直径(m)
　　τ—锚杆与土体间的界面粘结强度(KPa) 　　锚杆主体采用Φ48钢管，壁厚3.5mm（少量采用Φ25螺纹钢），注浆浆液采用R425硅酸盐水泥、干净细砂和自来水，水泥与砂的配合比为1：1，水灰比为0.4-0.5，三乙醇胺作早强剂，注浆压力为0.5MPa，喷射混凝土材料为：R425硅酸盐水泥、中砂及豆石，配合比1：1：2。
　　3.2施工
　　基坑南侧在开挖线与五层砖混建筑物之间为一深约2m宽约2.5m的改造河道，为保证河道处基坑边壁的安全，在支护时增设了一排6m长锚杆，此排锚杆采用超前锚杆与大角度锚杆交错排列的方式设置，采用Φ14钢筋连接成为一体，再对其注浆，待达到一定强度后开挖。第一层开挖至河床底标高位置，因河道距开挖线仅2.0m左右，不能用QC-110钻机设置锚杆，为此改用洛阳铲成孔后，再设置锚杆，然后注浆，保证了河道安全及基坑的顺利开挖。
　　基坑北侧东端，当开挖至约8.0m时，遇到中粗砂，开挖后自稳时间极短，约10分钟。为解决此问题，采用机械欠挖且挖深不超过1.0m，然后人工突击修整，并设置摩擦钢筋等方法，取得了较好的效果。
　　基坑东北角因三层砖混建筑离开挖线较近（外墙距开挖线3m），且放坡量较小（0.5m），为保证该建筑物安全，前三层锚杆采用土层麻花钻成孔、锚杆体为Φ25螺纹钢、设置竖向超前锚杆的施工方案。
　　因基坑东、西两侧近乎垂直开挖，南北两侧虽有1：0.1-1：0.2的放坡，但边长太长（大于100m），基坑开挖后临空面太长，为保证安全，设置竖向超前锚杆且上面三排锚杆均在注浆24小时后进行了端部张拉，张拉力4吨，并用500px×500px厚25px的钢垫板锁定。
4 位移监测
　　开挖前各支护段均设置位移观测点，定人、定时、定仪器观测。对重点观测地段（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类支护段）加强观测点的密度；同时在开挖、下雨等情况下及时监测位移情况。
5 支护效果
　　该基坑喷锚支护于1999年12月27日开挖，中间因河道改道以及甲方、土方的原因几经中断，于2000年5月10日完工历经地基处理至基坑回填，坑壁及周边建（构）筑物安全稳定,位移观测结果表明基坑最大位移为5mm，满足规范及设计要求。基坑支护达到了预期目的。
6 结语
　　喷锚支护在深基坑支护中应注意以下几个重点问题：
　　6.1施工 在喷锚支护中，必须分层开挖分层支护，不能出现超深、超长开挖现象，开挖出的工作面必须尽快支护。基坑支护工作具有很强的时效性，因此施工中各工种、工序应密切配合。
　　6.2位移监测 深基坑喷锚支护是信息化施工工程，需根据施工过程中出现的情况及时修改设计参数，而支护设计尤为重要的是变形控制，一旦变形过大，将造成周边建筑环境的破坏，最终可能导致支护结构破坏而使边壁滑坍，因此，位移监测必须贯穿整个支护过程并延伸止基坑回填。
　　6.3 成孔及锚杆体的选择 基坑四周环境千变万化，因此，应根据不同情况选用不同的成孔方法及不同的锚杆体材料；成孔过程中出现异常情况必须停止施工，待分析研究、找出相应对策后再进行施工。
　　6.4施工人员 现场工长及技术骨干应有丰富的工程实践经验，能及时、灵活、恰当地对施工过程中出现的情况提出切实可行的技术措施。
　　6.5数据 施工中一切原始数据应真实记录，然后对其进行分析，制定相应的对策并及时用于施工中，以保证施工达到预期目的。
　　6.6 堆载 基坑四周堆载关系到基坑完成后的安全，如超载将引起基坑边壁荷载增加，严重时将导致基坑失稳。
　　6.7管线 施工前应调查清楚基坑四周管线情况，并据此对方案进行必要的调整，以保证施工和基坑安全。

　参考文献
[1] JBJ120-99，建筑基坑支护技术规程［S］
[2] GBJ86-85，锚杆喷射砼支护技术规范［S］
[3] CECS96：97，基坑土钉支护技术规程［S］
[4] 刘建航，侯学渊，等.基坑工程手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，1997
[5] 廖心北、朱明、陈勇．喷锚支护结构设计及其在成都地区深基坑护壁工程中的应用［J］． 中国地质灾害与防治学报，1998，9(1)：108-113