浅谈深基坑基支护的方法及施工技术

王彩侠 孙巍岩

摘要：介绍了在复杂环境某深基坑桩锚与土钉墙、桩联合支护技术的施工,重点介绍了施工技术以及在特殊情况下采取的技术措施。

基坑支护是一个复杂的结构和岩土工程问题,它技术复杂且综合性很强,是提高工程质量减少事故的关键。它涉及安全、经济、环保、施工工期等多方面。如果有足够的场地，采用放坡在开挖的形式最为经济，而且工期短、安全性高。但场地狭小，不能采用大放坡的形式开挖，如何采用安全、合理、可行的基坑支护方案,和施工方法成了大家关注的问题。

基坑支护的方法有很多种方法，本篇文章主要阐述以下几种：桩锚形式支护、土钉墙支护形式、桩支护形式。桩锚支护形式又有人工挖孔桩、旋喷桩、钢管桩等。这种基坑的支护方法造价高，在场地狭小的繁华地段的深基坑应用较多。

以下是一个工程实例

拟建物为1幢31层高层建筑及裙房等，设计3层联体地下车库，建筑设计室内坪±0.000=6.450m。

基坑工程地下室边界面积约7850m2，周长约396m，主楼基底相对标高-18.17m，裙楼基底相对标高-17.17m，场区现状地面平均相对标高约-1.0m，基坑开挖支护深度约16m。基坑设计的安全等级为一级。

基坑支护共分五个单元：A单元采用桩锚形式支护，旋喷桩止水；B单元采用复合土钉墙支护形式，旋喷桩止水；C单元采用灌注桩支护，旋喷桩止水兼作重力式挡墙；D单元采用桩锚形式支护，旋喷桩止水；E单元采用复合土钉墙支护形式，旋喷桩止水。

本基坑工程由于包括钻本工程包括灌注桩施工、旋喷桩施工、锚杆施工及土钉墙施工等多个分项工程，施工中工序繁杂。

一、工作原理：

1．桩体和锚力锚杆通过围梁形成二元挡土围护结构，该支护体系通过整体刚度来控制基坑变形。一方面通过钻孔灌注桩进行挡土，另一方面，通过预应力锚杆将支护结构承受的力传递给稳定地层，对锚杆施加张拉应力，有利于锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及锚杆强度的共同作用，使锚固体系保持稳定。旋喷桩的主要作用是止水，同时旋喷桩也是整体性较好的重力式挡墙。

2．土钉在土体中起加筋作用，通过灌注砂浆和拉杆以约束土体的松弛和位移，钢筋网片和喷射混凝土面层具有良好的柔韧性和整体性，并与注浆土钉连接成一体，既大大改善了被加固土体的物理力学性能，形成一种新的地质体，又能有效地调整表土层与土钉内固段的应力分布，维持和加强了边坡整体稳定性和局部稳定性。

二、支护方案的特点

①桩锚支护结构适用于坑深较大的深基坑，嵌固深度、桩径、配筋率可大大减小，在深基坑中，桩锚支护成本较高。

②桩顶位移量大大减小，提高了基坑安全性。可根据周边环境的要求，增减锚杆的数量、长度、位置来有效地控制基坑围护结构变形位移量，而且在基坑开挖过程中，根据变形值的大小和发展趋势，可方便地调节施加于锚朽的预应力值，因而有利于信息化施工和变形控制。

③土钉支护目前各种基坑支护方法中造价较低，但基坑容易变形，所以支护边坡的坡度较桩锚大。因为土钉支护是边开挖，边支护，边进行基坑变形观测。可以根据己支护面的变形大小和发展趋势，及时灵活地调整下层土钉的长度、间距等设计参数，达到及时控制基坑变形的目的，有利于提高基坑的稳定性和安全性。

三、各工序的施工方案

1．鉆孔灌注桩施工方法

灌注桩施工采用机械成孔工艺，设置单排，桩径800mm，桩中间距1000mm，桩长16.5m,桩身混凝土强度等级C25;桩顶设置钢筋混凝土冠梁，混凝土强度等级C25。

正式施工前选取典型地质条件进行一支工艺性试成孔。

钻机定位后，进行复验，钻头与桩位点偏差不得大于20mm，开孔时下钻速度应慢；钻进过程中，不宜反转或提升钻杆。

钻进过程中，如遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。

混凝土灌注前，要检查好导管是否符合要求，并根据桩径及导管规格确定好初灌量；首批灌注正常后要连续不断地进行灌注，并控制好灌砼量及导管的提拔高度，确保成桩后的桩身质量符合设计要求。

2．旋喷桩施工方法

采用三重管旋喷工艺，水泥掺入量600kg/m ,有效桩径不小于1200mm ,桩中间距1000mm，桩端入岩不小于500mm。

单元旋喷桩布置在钻孔灌注桩之间，且与灌注桩外切，钻孔灌注桩与旋喷桩组成止水帷幕，C-C单元四排阶梯状旋喷桩形成整体性较好的重力式挡墙。旋喷桩组成止水帷幕在基坑四周形成一道屏障，以隔断基坑内外的水力联系，使地下水无法进入基坑之内，以保证坑内的安全施工。旋喷桩止水帷幕是本工程成败的关键，必须引起足够的重视。

为提供准确施工技术参数，正式施工前做试桩一支。

按设计要求钻机准确就位，孔位偏差不大于5cm。

钻机安装周正、水平、稳固，钻机垂直度偏差小于1%。

钻孔入岩深度大于0.5米，孔径130-150mm,钻进过程中准确控制基岩面深度。

采用泥浆循环钻进，保证泥浆正常循环和足够的泥浆稠度，保证成孔质量，终孔前必须保证孔口正常回浆。

孔底残留岩芯及泥渣厚度不得超过0.2米。

高喷灌浆准备

供水与供气，达到设计要求。

供浆：根据具体情况，适时调节好进水量、上料速度和回浆量，及时测量进浆比重和回浆比重，进浆比重控制在1.60-1.80之间，并作好记录。

高喷车就位准确，安装水平，高喷注浆过程中钻孔及喷管垂直度偏差小于1%。

下入喷射管必须达到设计深度，下管进程中应采取措施，防止喷嘴堵塞。

下好喷管，送入合乎要求的水、气、浆，待注入浆液冒出孔口后，即开始提升、旋转，自下而上边喷射边提升，直至达到设计高度后，停送水、气、浆，提出喷射管。

充填回灌：喷射浆液完毕后，应立即连续或间断地向孔内灌注水泥浆液，直至孔内混合液面不再下沉为止。

高压喷射灌浆各系统应密切配合，注意各种机械的运转情况，如发现异常应立即停机检修。

各系统应认真作好记录，切实反映各种机械设备的工作状态。

3．6.5锚杆（自进式）施工方法

本工程锚杆设计较长，上部中细砂~粗砂层若采用常规工艺钻进成孔困难，且为了防止涌砂、冒水现象发生，以免周边建筑物地基造成不均匀沉降，设计选用成品自进式锚杆作为备选方案。

自进式锚杆即钻杆直接作为锚杆体，钻进结束，钻杆亦作为锚杆体留于孔中，而常规施工工艺是先钻机成孔后放置锚杆体，其他工艺流程相同。

设备的选用：锚杆较长，钻进时所需的扭距较大，因此，钻机必须保证具有较大扭距，本工程选用专用锚杆钻机，以保证工程的顺利进行。

锚杆正式施工前，施工3根进行锚杆试验。

自进式锚杆杆体的材料：按设计抗拉力选用成品螺旋自钻式杆体及配件,常规工艺杆体材料采用φs 15.2钢绞线。长度：3-4米，外接成品箍丝扣连接。钻头：螺旋齿0.5-1.0米，直径Φ130mm。每5米加一组找中器，保证杆体在孔中心。自由端采用抹黄油塑料布包裹处理。水灰比0.5~0.6，水泥为425#普通硅酸盐水泥，外掺3%早强剂。锚杆的下料长度应为自由端、锚固端及外露长度之和，外露长度需满足腰梁、锚座及张拉作业要求。

锚杆的张拉应该在锚固体强度与腰梁混凝土强度均达到设计强度的75%后方可进行，并按设计预应力锁定值锁定。

杆体加工前，对材料进行抗拉实验抽检，保证杆体的抗拉力，自进式锚杆杆体的连接采用丝扣连接，保证抗拉力。

严格按照水灰比拌制水泥浆，注浆过程中采用二次高压注浆，注浆压力为2—5Mpa。

在腰梁的施工過程中，应根据锚杆的位置，力求腰梁在同一水平面上。

在锚孔的成孔过程中，要根据设计及规范规定对钻机进行定位、安装、调整角度，并控制好成孔深度，确保其孔位垂直偏差符合设计规范规定，接装钻杆要迅速，防止喷砂、冒水。

锚杆成孔钻进最后1米即采用水泥浆循环钻进。

在施工中，每道工序作好工序记录，严格验收，不经验收，不得进入下一道工序。

4．钢筋混凝土面层工程

钢筋混凝土面层，钢筋网采用φ6mm钢筋帮扎，网格间距200×200mm，面层厚度100mm,以土钉为节点纵横设置2Φ14加强筋。

初喷：该项工作在修坡后及时进行，采用PR-5型砼喷射机，砼强度等级C20。

挂网:首先将网筋绑扎于坡面上；再将加强筋纵、横焊于锚头处，加强筋压紧钢筋网片，其与锚焊头点焊或绑扎连接。

喷砼面层：喷射砼采用PR-5型砼喷射机，砼强度等级C20，终喷厚度80mm～100mm，精度要求：面层喷射混凝土厚度误差为±10mm。

四、建议

基坑支护工程是一项风险高的施工工程，为了确保基坑支护安全，必须在施工过程中实施信息化施工，在基坑施工过程中如出现异常情况，应立即检查，如发现安全隐患，则立即启动该基坑工程专项应急预案。