深基坑喷锚支护(一)

深基坑边坡喷锚支护

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　　喷锚网支护是靠锚杆、钢筋网和混凝上层共同工作来提高边坡土的结构强度和抗变形刚度，减小土体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。在开挖形成的坑壁中，设置一定长度和密度的锚杆体，锚杆体与喷射混凝土层结构形成柔性支挡体系。挡土体系与坑壁原位土体牢固的结合在一起共同工作，形成在机理上属于主动制约机制的支护类型。
1、总述：
1.1 概述
喷锚网支护是靠锚杆、钢筋网和混凝上层共同工作来提高边坡土的结构强度和抗变形刚度，减小土体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。如：成都市沙河污水处理厂工程，位于成都市跳蹬河北路，与四川制药厂，成都市火电厂相邻。由于该工程处于城区，施工场地狭窄，其中提升泵房基坑开挖深度深达13.4 米，必须采用有效的支护措施以稳定基坑壁，确保基坑施工的安全, 根据场地地质资料、基坑开挖深度、场地周围环境条件以及工期的要求，决定采用喷锚支护的方案。
1.2 工程地质情况
施工区域属岷江水系Ⅰ级阶地，地形平坦，根据四川省地质勘察院提供的《成都市沙河污水处理厂岩土工程勘查报告》，场地的地层自上而下主要为：
⑴杂填土：结构性差，质地疏松，层厚约0.80～3.20m；
⑵粘土：可塑～硬塑，层厚约0.30～6.20m；
⑶粉土：稍密，层厚约0.50～3.20m；
⑷卵石：松散～稍密、密实，顶埋深在494.09～492.06m。
拟建场地地下水为孔隙潜水，第四纪卵石层为主要含水层，河水及大气降水为主要补给源，勘察期间测得该场地地下水静止水位埋深为5.10～7.00m。本场地内地下水渗透系数采用k＝20m/d。
2、喷锚支护方案设计
2.1 设计依据
本工程依据以下文件和工程经验进行设计
①《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ86－85）
②《土层锚杆设计与施工规范》（CECS 22-90）
③《成都市沙河污水处理厂岩土工程勘察报告》（四川省地质工程勘察院）
2.2 喷锚支护的可行性
喷锚支护是以新奥法为理论基础。在开挖形成的坑壁中，设置一定长度和密度的锚杆体，锚杆体与喷射混凝土层结构形成柔性支挡体系。挡土体系与坑壁原位土体牢固的结合在一起共同工作，形成在机理上属于主动制约机制的支护类型。
2.3 喷锚支护设计概要
本工程于基坑东西侧设计为喷锚支护，喷锚支护设计为两大部分，即锚杆设计和面板设计。根据成都市地质工程勘察院提供的岩土工程勘察报告，结合场地环境条件，本次支护设计按以下参数考虑：
坑顶超载:按q=10KN/m2 考虑土体结构模型和力学参数:
素填土: 2.0m, γ=17KN/m3, C=5KPa, Φ=15°
粘性土层: 5.0m, γ=19.5KN/m3, C=45KPa, Φ=20°
粉土土层: 1.40m, γ=19.0KN/m3, C=45KPa, Φ=20°
卵石层: 6.0～14m, γ=20KN/m3, C=5KPa, Φ=35°
坑顶位移: 控制坑顶位移不大于20mm。
2.3.1 锚杆设计
2.3.1.1 锚杆直径及成孔方式
结合成孔及灌浆设备，锚杆采用钻神ZSTD-150 型气动冲击锚杆机将Φ48 钢管击入土层及卵石层中，并在钢管上按@500 焊接L40*4 角钢段形成倒刺，并按@500 梅花型钻制压浆孔，压浆孔与角钢一一对应，以防止在锚杆打入土体过程中压浆孔堵塞.
锚杆加工要点：
（1）、材料均采用3#钢，钢管d=48，壁厚3.5mm；焊条T42。
（2）、管尖加工：管端剖口后，用22 钢筋焊制，尖端热镀并淬火。
（3）、压浆孔应光洁，必须用台钻加工。
2.3.1.2 锚杆长度、杆筋、间距及布置方式
锚杆设计为全摩擦型锚杆。采用正方形布置。以上设计参数见表1。
2.3.2 面层形式
面层采用喷射混凝土与钢筋网组成钢筋混凝土板结构；喷射混凝土采用细石混凝土，配比为水泥：砂：石=1：2：2，水泥为P.O32.5 水泥,喷射混凝土强度等级C20，喷射混凝土支护面层厚度为90mm；
网筋采用Φ6.5@200 钢筋绑扎而成，为了增加面板的整体强度，横向设1Φ16Ⅱ级钢筋加强筋、纵向设1Φ16Ⅱ级钢筋加强筋，纵横向加强筋与锚杆焊接。加强筋沿锚杆呈双向布设，纵横间距同锚杆间距见表1 并在基坑顶边设一宽1000mm 的混凝土散水护面。
表1
排数　 长 度（mm）倾角　杆 筋　　 SX　SY　联 结 方 式
*一排 14.00　　　12° Φ48 钢管　1.5　1.5　2Φ16 钢筋焊接
第二排 12.00　　　12° Φ48 钢管　1.5　1.3　2Φ16 钢筋焊接
第三排 10.00　　　12° Φ48 钢管　1.5　1.3　2Φ16 钢筋焊接
第四排 9.00　　　 12° Φ48 钢管　1.5　1.3　2Φ16 钢筋焊接
第五排 8.00　　　 12° Φ48 钢管　1.5　1.3　2Φ16 钢筋焊接
第六排 6.00　　　 12° Φ48 钢管　1.5　1.3　2Φ16 钢筋焊接
第七排 5.00　　　 12° Φ48 钢管　1.5　1.3　2Φ16 钢筋焊接
第八排 4.00　　　 12° Φ48 钢管　1.5　1.3　2Φ16 钢筋焊接
第九排 3.00　　　 12° Φ48 钢管　1.5　1.4　2Φ16 钢筋焊接
注：1、所有加强筋均为Φ16。 2、锚杆注浆，浆体水灰比0.6:1,注浆压力0.5-1.0Mpa。
3、必须准确查明锚杆范围内市政管网的分布深度和范围。 4、SX 为横向间距，SY 为纵向间距。
3、喷锚支护施工工艺流程
3.1 施工工艺流程
清理壁面—— 喷*一层混凝土—— 锚杆施工—— 披挂钢筋网 ——焊加强筋 ——锚杆注浆-——　喷第二层混凝土 ——混凝土养护
3.2 基坑开挖与喷锚支护施工工序：
工程开工——施工准备技术交底——测量放线施工降水——*一层土方开挖（地表以下4m）*一层喷锚支护施工——变形监测——第二层土方开挖（2.5m）第二层喷支护施工——变形监测——分层开挖及喷锚支护完毕——工程验收
3.3 施工方法及技术措施
3.3.1 坡面整修
由于基坑开挖后，基坑边坡局部松散且不平整，故必须将松散的土质清除干净并将基坑边坡修整顺滑，在适当位置设置泻水孔，便于喷锚作业。
3.3.2 喷射混凝土作业
（1）喷射作业前必须对机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查及试运转。
（2）喷射混凝土之前，先在基坑边坡表面喷射水泥素浆，以确保喷射混凝土与基坑边坡之间的良好粘结。
（3）埋设控制喷射混凝土厚度的标志，以确保混凝土喷射的厚度。
（4）喷射作业应分段分片依次进行。喷射顺序自上而下；按地形条件和风向从左至右，或从右至左依次进行。
（5）喷射完*一层混凝土后才施工锚杆及挂设钢筋网。*一层混凝土的厚度为3～4cm。喷头与受喷面应垂直，宜保持0．6～1．0m 的距离。第二层喷射混凝土应在*一层混凝土终凝后进行。若终凝1h 后 再进行喷射时，应先用水清洗喷层表面。第二次喷射时必须保证厚度和表面的光感。混凝土喷射24 h后浇水养护，以保证混凝土质量。
（6）喷射时，应控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。
（7）喷射机设置在地面平整的地方。
3.3.3 锚杆钻孔及注浆
结合成孔及灌浆设备，锚杆采用钻神ZSTD－150 型气动冲击锚杆机将Φ48 钢管击入土层及卵石层中.采用压力泵将1：1 的水泥砂浆注入锚杆孔。要保持0.4 MPa 的工作压力。
3.3.4 挂网
（1）先将圆盘钢筋（φ6.5）调直，按边坡形状尺寸取料加工，按网孔20 cmX20cm 的规格编织好钢筋网，分布要均匀，绑扎要牢固。
（2）编好钢筋网后，与锚杆交接处用φ16 钢筋与锚杆焊接牢固，以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。
（3）钢筋网必须紧贴混凝土表面，以保证钢筋网保护层厚度。
3.3.5 养护
（1）当*后一次喷射的混凝土终凝2h 后，立即喷水养护，每天至少喷水四次。养护时间一般不得少于7d。
（2）在终凝后*一次喷水养生时，压力不宜过大，以防止冲坏喷射混凝土防护层表面。
（3）气温低于＋5 ℃时，不得喷水养护。
（4）在养生过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象，应分析原因、采取措施进行修补，以防后患。