深基坑旋喷桩边坡支护结构的应用

◎ 宝钢集团广东韶关钢铁有限公司招标管理中心 杨永彬

引言

深基坑支护技术在建筑工程的施工当中占据着极其重要的地位，深基坑旋喷桩边坡支护就是其中一种非常常见的结构应用。近年来，中国软土锚固技术发展得比较迅速，基坑工程支护的技术也时刻在创新，而这其中，旋喷搅拌桩就是一种新型的基坑软土锚固技术，其基本结构如图1所示。旋喷搅拌桩技术结合了搅拌桩和旋喷桩的特点，使水泥与土的拌合更均匀，桩身强度大幅度提高，从而形成水泥土复合式锚固结构。工程实践表明，针对淤泥质软土深基坑，深基坑旋喷桩支护产生的锚固效果是普通锚杆、土钉等支护结构所不能达到的。

1 深基坑工程的施工工艺

（1）根据施工方案具体细节要求，施工具体流程如下：挖土→修坡→土钉孔定位→成孔→制安土钉→配制、灌注砂浆→绑扎钢筋网片→焊接加强筋及井字钢筋→配制混凝土→喷射混凝土→下层挖土。土钉墙采用C20喷射砼,面板厚度为100mm,分二层施工:喷射第一层混凝土厚度为30～40mm,然后成孔、安装土钉、绑扎钢筋网片、喷射混凝土第二层混凝土至设计厚度;土钉墙面层内有土钉处配Φ6.5@200×200钢筋网。

（2）钢管土钉为Φ48×3.0、Φ48×3.25焊接钢管,钢管前端封闭、在离开坑壁2.0m开始每隔0.5m旋转90度打一个不小于8mm的冒浆孔直至底部。

（3）土钉注浆材料采用纯水泥浆,水泥采用42.5普通硅酸盐水泥,水灰比为0.45～0.55。注浆终了压力不小于 0.4MPa且保持稳压1分钟,注浆须慢速进行,注浆前应进行洗孔。

（4）施工时应确保钢管土钉的制作质量和土钉的注浆质量,注浆量不得小于35kg水泥/米。

2.深基坑旋喷桩边坡支护的挡墙结构与支撑结构

2.1 旋喷桩挡墙

旋喷桩挡墙是钻孔后将钻杆从地基土的深处逐渐往上上提，与此同时，利用插入钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地基土中形成水泥土桩，桩体相连形成帷幕墙，可以用来当作支护结构挡墙。在施工旋喷桩时，要控制好上提速度、喷射压力和喷射量，否则质量难以保证。

2.2 钢结构支撑

钢结构支撑拼装和拆除方便、迅速，为工具式支撑，可多次重复使用，且可根据控制变形的需要施加预顶力，有一定的优点。但与钢筋混凝土结构支撑相比，它的变形相对较大，且由于圆钢管和型钢的承载能力不如钢筋混凝土结构支撑的承裁能力大，因而支撑水平向的间距不能很大；相对说来，对于机械挖土不太方便。在大城市建筑物密集地区开挖深基坑，支护结构多以变形控制，在减少变形方面钢结构支撑不如钢筋混凝土结构支撑，但如果分阶段根据变形多次施加预顶力亦能控制变形量，钢结构支撑仍为发展方向。

钢管支撑的形式，多为对撑或角撑。当为对撑时，为增大间距在端部可加设琵琶撑，以减小腰梁的内力。当为角撑时，如间距较大、长度较长，亦可增设腹杆形成桁架式支撑，对撑纵横钢管交叉处，可以上下叠交；亦可增设特制的十字接头，纵横钢管都与十字接头连接，使纵横钢管处于同一平面内。后者可使钢管支撑形成一平面框架，刚度大，受力性能好。

图1

H型钢支撑用螺栓连接，为工具式钢支撑，现场组装方便，构件标准化，对不同的基坑能按照设计要求进行组合和连接，可重复使用，有推广价值。

3.工程实例

3.1 工程概况

本工程居于闹市区，拟建工程北侧、西侧、南侧距离民房较近，距离在0-9.50米左右，且民房均为浅基础结构，工程基坑开挖深度将达5.85-7.05米，超过国家规定的深基坑的5米，在基坑的开挖及后期基础施工中，均存在基坑不稳定造成边坡失稳引起塌方的危险，因此针对本工程岩土工程勘测及周边环境状况采用合理的基坑维护处理方案非常有必要。

本工程南侧西段有一座高层塔楼,塔楼有一层半地下室,深约7米。基坑两侧有污水管、热力管、雨水管，相距3.0-4.5米，地下水深度-14米。该工程地质情况:根据建设单位提供的地质勘察报告,基坑开挖影响范围内的土层分布依次为,杂填土厚度在0.5-3米。全场分布;粉土,该层分布不稳定,厚层0.7-2米;圆砾层,全场分部,厚度3.16-6.50米,为基坑开挖中主要需要维护;玄武岩,根据勘察报告,开挖基本不涉及此层。水文情况:本场地地下水主要存在于圆砾层中,圆砾层空隙较大是地下水贮存和径流的良好空间和良好通道,是本场地地下水的主要含水层。地表水主要来自于降雨和周边部分居民的生活用水。

3.2 支护技术总体方案

根据前述计算，本工程基坑作如下设计：

根据本工程的实际情况，首先进行长螺旋灌注桩施工,待灌注桩混凝土强度达到75%后进行钻探机引孔开始高压摆喷、旋喷桩施工，桩体强度达50%后降水至第一层锚索设计标高下1.5m，开挖至第一层锚索设计标高下500mm，采用HD90型锚杆钻机进行第一层锚索施工。在锚索施工中流出的水可引入临时挖掘的深坑中汇集后排至场外排水沟内。之后破除灌注桩桩头浮浆60mm进行冠梁施工，待冠梁施工完毕一周预应力锚索张拉后方可进行土方开挖,第二、三层锚索施工可依次进行，但为保证基坑的安全，土方开挖必须待上层锚索张拉完毕后方可进行。每层腰梁间土体采用双向钢筋网绑扎后喷射C20细石混凝土进行支护。每层土方开挖后要定期监测基坑水平位移量及周边建筑的沉降量，特别是雨季施工监测的频率要有所增加。

3.3 工程钢支撑和钢腰梁的构造要求

支撑结构的腰梁(围檩)直接与挡墙相连，挡墙的力通过腰梁传递给支撑结构；因此，腰梁的刚度对整个支撑结构的刚度影响很大。支撑杆件是支撑结构中的主要受压构件，支撑杆件相对于受荷面来说有垂直于荷载面和倾斜于荷载面两种形式，由于受自重和施立荷载的作用，支撑杆件是一种压弯构件，在各受压支撑杆件中增设三向约束节点构造或将支撑杆件设计成支撑桁架，将加强支撑杆件的刚度和稳定性。

3.4 支护施工技术

3.41 挂网喷砼的施工方案

1）在开挖边坡经过认为的修整之后采用桩径800mm，桩长12m桩间距600mm桩上设通长连梁。设两处井点降水为防止井点堵塞将井点范围2m*2m范围内桩取消。以上支护方案经严密计算周密布置，在工程实际施工过程中安全可靠。

2）在软土地区,为避免基坑底部隆起，造成支护结构水平位移加大和邻近建(构)筑物下沉，可采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固，即提高支护结构被动区土体的强度的方法。

3）基坑开挖时，多台机械开挖，挖土机间距应大于10m。在工作范围内，不许进行其他作业。挖土应由上而下逐层进行，严禁先挖坡脚或逆坡挖土。

3.42 定位放线

按照工程的设计要求在建筑物四周布桩，桩与桩之间塔接10cm，在布置桩位时，为防止桩位距离误差较大而产生渗水间隙，对布置好的桩位必须妥善保护，如在施工中发现有疑点的桩位，必须复核后再施工，从而达到防渗的效果。

结束语

基坑支护工程是建筑工程施工中不可或缺的一部分，它关系到整个建筑工程本身的质量及进度，且会直接影响到工程效益及建筑的安全性。而深基坑旋喷桩边坡支护工程，则更是一个工作量杂而多的复杂系统，要做好这项工程，就必须在施工规范及施工方案的基础之上，制定出一个适合自身工程特点的基坑支护方案，同时必须对支护施工中分部项目的施工予以足够的重视。