基坑支护工程施工技术实践

梁忠旗

摘要：本基坑工程拟建场地北、东和南侧均为城市道路，西侧为学校用地。基坑为临时性支护，安全等级为三级。

关键词：基坑;支护;施工技术

1 工程概况

本基坑支护面积约6000平米，土方开挖量约32万立方，基坑深度为4.8至5.6米。基坑四周坡面采用钢筋土钉和钢花管支护，采用C20喷射混凝土护壁，混凝土内配Ф8@200*200单层双向钢筋网，土钉周边设2根直径Ф14加强筋。沿基坑坡面高度设置四道Ф100钢筋土钉，间距1.5米，梅花型布置，主筋1Ф25，钢筋土钉倾斜角均为15度。

基坑边坡坡度1：0.2-1：1，基坑底部四周留设工作面宽度距外墙放脚1.0米，基坑顶面和底部四周留设300×300mm排水沟和300×500×1000（深）mm集水坑，集水坑间距为20米，排水沟垫层采用120mm后C15素混凝土，下铺50mm厚碎石垫层，集水坑垫层采用100mm厚C15素混凝土，围体结构采用120mm厚实心砖砌筑，内侧抹20mm厚防水砂浆。

基坑顶部周圈封闭安装Ф48钢管安全防护栏，护栏高度不小于1.2米，横杆两道间距600mm，立杆间距2.5米，埋深不小于600mm，防护栏满挂安全密目网，防护栏底部设200mm高挡脚板，架体和挡脚板均涂刷红白间隔警示油漆。

2 场地周围环境

现场场地内存有堆土，堆土高度达8.0～10m。施工现场场地狭小，施工用地紧张，开挖深度范围内土质多样，工程整体开挖区段多，土方量大，且地下水位高存在承压水，土方开挖前需进行基坑降水，采用明排降水。地下室边线距用地红线东、西、南、北分别为5m、8m/3.6m、5m、0.9m。施工环境较为复杂，东侧红线外紧邻城市路，一路之隔是城市绿化带;西侧红线外紧邻小学，其中地下室边线距用地红线3.6m处部分为小学运动场，无重大荷载;南侧为城市路，道路对面有新建竣工工程;北侧红线外紧邻21米宽绿化带，施工须占园林绿化带。因此，必须做好基坑的沉降观测。

3 地质情况

地层自上而下可划分为人工填土层、第四系全新统冲积层和白垩系基岩，其中填土层为杂填土，冲积层包括粘土、粉土、卵石，基岩为粉砂质泥岩。基坑侧壁主要土层自上而下为杂填土、粘土、粉土、卵石层，各土层岩性性能特征自上而下。场区内地下水按赋存条件划分为承压水，主要赋存在卵石层中，主要受地下水侧向径流补给，水头高度受补给区与排泄区地下水位影响，水量一般。

4 支护设计

本基坑分为ABC、CD、DEFG、GH、HIJ、JK、KA段（见基坑支护平面图），其中ABC、DEFG、HIJ、JK、KA段采用土钉墙支护结构，CD、GH段，采用钢化管支护结构。

5 支护施工工艺

5.1 钢筋土钉支护

5.1.1 施工工艺流程

开挖工作面，修整边坡→坡顶栏杆防护→机械成孔→插筋→堵孔注浆→绑扎、固定钢筋网→焊接加强筋→喷射混凝土面层→面层养护

施工中，可根据现场实际情况调整成孔與钢筋网绑扎的施工顺序。

5.1.2 施工方法

5.1.2.1 土钉墙应按设计竖向分层，水平跳段施工，土钉未达到设计强度70%以前，不得进行下一层深度的开挖。当基坑面积较大时，允许在保证边坡稳定的前提下，在四周边坡一定距离外的中部先进行开挖，但应注意与分层作业区的开挖相协调。

5.1.2.2 机械挖土作业时，边坡位置严禁超挖或造成边坡土体松动。及时设置土钉或喷射混凝土，基坑在水平方向的开挖也应分段进行，一般20～30m。

5.1.3 安设土钉

5.1.3.1 按设计图纸的纵向，横向尺寸及水平面夹角进行成孔施工。根据现场实际情况，土钉机械采用Hm-90A柴电混合双动力钻车，成孔根据现场情况，将采用干作业成孔和水作业成孔方法，成孔直径100mm。

5.1.3.2 成孔完成验收后，可置入钢筋，钢筋要除锈、除油，并做强度检验;土钉应沿土钉长度方向设定位支架。

5.1.3.3 注浆管绑扎在土钉钢筋上，注浆管端头距土钉端头约250～500mm。

5.1.3.4 土钉注浆采用二次注浆的方法。

a 第1次灌浆

土钉同时放入孔底，管口距孔底150mm，以利出浆。浆液规格采用水灰比为0.5的纯水泥浆，水泥采用425号普通硅酸盐水泥。灌浆前对输管道的检查无阻塞后方可进行注浆，注浆速度控制在100L/min左右，注浆压力控制在0.1～0.3MPa，待到孔内的泥浆和杂质均由水泥浆体所置换溢出孔口，即完成第1次灌浆。

b第2次灌浆

待第1次灌浆浆液达到初凝强度后，进行第2次灌浆，注浆浆液采用水灰比0.5的纯水泥浆。

第2次注浆终止标准为：

a.注浆压力达到1.5Mpa以上，并稳定10min以上;

b.注浆量达到水泥30kg/m;

c.水泥浆从临近孔或裂缝中溢出。

5.1.4  绑扎钢筋

5.1.4.1 土钉注浆完成后，土钉主筋外露端部设弯钩并与面层内连接相邻土钉端部的通长加强筋相互焊接。

5.1.4.2 将钢筋网片固定在边坡上，要求保护层厚度不小于20mm，网片用插入土中的U型钢筋固定。

5.1.4.3 钢筋网片用φ8热轧圆钢制成，网格间距为200mm。

5.1.4.4 钢筋网之间的搭接长度不小于300mm，接头百分率不得大于50%（错开长度不得小于500mm），圆钢末端必须做180度弯钩。

5.1.4.5 水平、竖向压筋为Ф14钢筋与土钉弯钩焊接，单面焊10d，水平压筋每排土钉2Φ14通长加强筋，竖向压筋形成井字筋：2Φ14、L=400。

5.1.4.6 顶部钢筋网片外翻长度0.5m，最外侧设置一道水平Ф14钢筋，并与垂直钉入地面内的Ф14锚筋连接。详见【土钉墙详图】

5.1.5 钢筋土钉质量要求

5.1.5.1 钢筋土钉成孔时应符合下列要求：

①土钉成孔范围内存在地下管线等设施时，应在查明其位置并避开后，再进行成孔作业;

②应根据土层的性状选择洛阳铲、螺旋钻、冲击钻、地质钻等成孔方法，采用的成孔方法应能保证孔壁的稳定性、减小对孔壁的扰动;

③当成孔遇不明障碍物时，应停止成孔作业，在查明障碍物的情况并采取针对性措施后方可继续成孔;

④对易塌孔的松散土层宜采用机械成孔工艺;成孔困难时，可采用注入水泥浆等方法进行护壁。

5.1.5.2 钢筋土钉杆体的制作安装时应符合下列要求：

①钢筋使用前，应调直并清除污锈;

②当钢筋需要连接时，宜采用搭接焊、帮条焊;应采用双面焊，双面焊的搭接长度或帮条长度应不小于主筋直径的5倍，焊缝高度不应小于主筋直径的0.3倍;

③对中支架的断面尺寸应符合土钉杆体保护层厚度要求，对中支架可选用直径6mm～8mm的钢筋焊制;

④土钉成孔后应及时插入土钉杆体，遇塌孔、缩径时，应在处理后再插入土钉杆体。

5.1.5.3 钢筋土钉注浆时应符合下列规定：

①注浆材料可选用水泥浆或水泥砂浆;水泥浆的水灰比宜取0.5～0.55;水泥砂浆的水灰比宜取0.40～0.45，同时，灰砂比宜取0.5～1.0，拌和用砂宜选用中粗砂，按重量计的含泥量不得大于3%;

②水泥浆或水泥砂浆应拌和均匀，一次拌和的水泥浆或水泥砂浆应在初凝前使用;

③注浆前应将孔内残留的虚土清除干净;

④注浆时，宜采用将注浆管与土钉杆体绑扎、同时插入孔内并由孔底注浆的方式;注浆管端部至孔底的距离不宜大于200mm;注浆或拔管时，注浆管口应始终埋入注浆液面内，应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆;注浆后，当浆液液面下降时，应进行补浆。

5.2 钢花管土钉支护

5.2.1 工艺流程

开挖工作面，修整边坡→坡顶栏杆防护→机械成孔→钢花管制作及安装→压力灌浆→绑扎、固定钢筋网→焊接加强筋→喷射混凝土面层→面层养护

施工中，可根据现场实际情况调整成孔与钢筋网绑扎的施工顺序。

5.2.2 施工方法

5.2.2.1 边坡开挖：

本部分由土方单位进行施工，土方单位应按设图纸计及规范要求进行施工。土方开挖严格按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉及喷混凝土地以前，不得进行下一层土方的开挖。

5.2.2.2 定位放线：

按设计图纸由测量人员准确放出每一个钢花管土钉的位置。

5.2.2.3 土钉钢花管制作及打钉：

钢花管制作：采用Φ48钢管，壁厚为3.5mm，入土端加工成桩尖状，制作成滤管（花管），每叶角钢后设置注浆孔（孔径为10mm）对向布置，注浆孔间距500mm，孔口2.5米不布置倒刺，端口成契行并封閉。

5.2.2.4 打钉：采用冲击锤或土钉机将钢花管按设计角度及位置对正，将钢花管击打入土中到设计长度。

5.2.2.5 压力灌浆

采用注浆泵，通过高压注浆管安接在钢管头上，并采用低压慢灌工艺，压入水泥浆，用P.O42.5水泥，按M30配制水泥浆液，灌浆压力达到0.6MPa～0.8MPa压力，并稳压3min～5min时间，即可停止注浆。

5.3 钢筋网喷射砼施工方案

5.3.1 施工工艺流程图

喷锚工艺流程图

5.3.2 操作工艺

5.3.2.1 开挖采用机械开挖为主，人工辅助清除削除多余土方。

5.3.2.2 修面，机械开挖出工作面后，采用人工对坡面进行修整，铲除松动的土体杂物。

5.3.2.3 修面完成后，喷射底层混凝土30厚;

5.3.2.4 挂网，网筋采用φ8@200×200双向通长设置，设置通长加强筋，土钉孔设置井字筋，加强筋与土钉钢筋连接采取“L”筋焊接，网筋与护坡土体间保持一定的间隙，上下搭接采用绑扎，搭接长度不少于300mm。

5.3.2.5 护坡设置泄水管，再施工喷射砼。泄水管采用100mm的PVC管，管长约500mm，水眼和内端应包上滤网布。做法见下详图：

5.3.2.6 喷射混凝土

1、喷射混凝土标号为C20，在渗水或喷砼时难于稳固处加入0.3～0.6%的速凝剂，配合比应通过实验室试配确定，并现场取样制作试件检验强度。

2、喷砼厚度为70厚（底层已素喷30厚），喷射混凝土作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，喷射作业应分两次进行，每一次喷射混凝土厚度约35mm。

3、喷射时，应由底面开始向上方喷，喷射应与尽量与受喷面垂直，距离为0.6～1.2m，在施喷过程中，根据喷射的回弹情况调节风量及风压，射流方向应垂直指向喷射面，但在钢筋位置，应先填充钢筋后面;喷射手要控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。

4、喷枪手必须调节好水量，控制好水灰比，保持混凝土面平整，呈湿润光泽，无干斑及滑移流淌现象。

5.3.2.7 养护

喷射混凝土终凝后，应在喷面洒水养护，养护期不能少于7天。

5.3.3 施工主要技术保证措施

保证网筋的塔接，钢筋网搭接按规范要求安设。

安装喷砼层厚度参考标志，喷砼时砼层厚度要达到标志厚度，并且保证喷砼覆盖钢筋网。

参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

[2]《建筑深基坑工程施工安全技术规范》JGJ311-2013

[3]《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086-2015