某砂质土层深基坑复合支护施工技术研究实例

孙长全

（北京希地环球建设工程顾问有限公司 北京 100044）

1 工程概况

某建筑项目建筑面积约83 349㎡，其中，地上面积58 234.84㎡，地下总面积25 114.16㎡，地上最高10层，地下2 层。结构形式为框架框剪，基坑整体开挖深度约为4.46～11.06m，基坑底面积为15 834㎡。

根据有关规范，本基坑支护结构的重要性等级为二级，场地的复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，因此，本项目的勘察等级为乙级，基坑支护形式选取“土钉墙+锚杆支护”的方式。

2 拟建场地岩土和水文条件分析

2.1 拟建场地岩土特征研究

拟建场地位于北京市平原区，场地基本平坦，属平原城市地貌，本工程四周为空旷场地，30m范围内无建筑物。塔吊位于基坑内部，不会对基坑产生附加荷载。地层结构根据钻孔揭露，按成因类型及沉积年代，结合岩性特征及工程特性，划分为5个主要地层，分述如下。

2.1.1 人工填土层

①黏质粉土素填土：黄褐色，稍湿，稍密，以黏质粉土为主，土质不均，本层揭露厚度0.60～2.90m，层底标高37.74～40.29m。

①1 杂填土：杂色，稍湿，松散，以建筑垃圾为主，混有少量黏性土。

2.1.2 一般第四纪冲洪积层

②粉质黏土：黄褐色，可塑，土质不均，含铁、锰氧化物，夹②1黏质粉土、②2砂质粉土②3重粉质黏土及②4黏土薄层或透镜体。本层揭露厚度5.30～9.00m，层底标高31.91～35.56m。

②1 黏质粉土：褐黄色，局部黄褐色，稍湿，稍密～中密，土质不均，含云母及铁氧化物。该层分布范围较大，厚度变化较大，本层揭露最大厚度5.10m。

②2 砂质粉土：褐黄色，稍湿，稍密～中密，土质不均，含云母及铁氧化物。本层揭露最大厚度4.90m。

②3重粉质黏土：黄褐色，可塑，局部硬塑，土质不均，含铁氧化物。本层揭露最大厚度2.50m。

②4 黏土：黄褐色，可塑，土质不均，含铁氧化物。本层揭露最大厚度3.30m。

2.1.3 二类土层

③细砂：灰白色，局部褐黄色，稍湿，中密～密实，砂质较纯，分选性好，级配差，矿物成分以石英、长石为主，夹③1粉砂及③2圆砾薄层或透镜体。本层揭露厚度4.50～9.50m，层底标高25.06～30.35m。

③1 粉砂：灰白色，稍湿，中密，砂质不纯，主要矿物成分以石英、长石为主，该层主要分布在③大层上部。本层揭露最大厚度2.30m。

③2 圆砾：杂色，稍湿，密实，母岩成分以灰岩为主，主要充填中粗砂约20%，该层主要分布在③大层中部及下部。本层揭露最大厚度0.60m。

2.1.4 三类土层

④圆砾：杂色，稍湿，密实，磨圆度较好，母岩成分以灰岩为主，含石英岩等，充填物以中粗砂为主，约占5%。本层揭露最大厚度2.0m。

2.1.5 碎石类土层

⑤卵石：杂色，稍湿～饱和，密实，一般粒径3～5cm，最大粒径不小于10cm，母岩成分以灰岩为主，部分为页岩及砂岩，磨圆度一般，呈亚圆形，充填物以中粗砂为主，少量黏性土，夹少量粉土薄层，级配较差，夹⑤1细砂夹层或透镜体。本层最大揭露厚度18.00m，最低层底标高10.80m。

⑤1 细砂：褐黄色，饱和，密实，砂质不纯，含较多黏性土，主要矿物成分以石英、长石为主。本层最大揭露厚度2.80m。

2.2 场地水文条件

本次勘察期间，在30m 深度范围仅发现1 层地下水，类型为潜水。初见水位埋深21.50～22.70m，初见水位标高18.11～19.14m，稳定水位埋深20.60～21.60m，稳定水位标高19.21～20.28m。

该层水主要赋存于⑤层卵石层中，补给方式以地表水体入渗和地下水侧向径流为主，并以侧向径流为主要排泄方式，水位年变幅约2.0～3.0m。近3～5年最高地下潜水水位在地面20m以下，水位年变幅约2.0～3.0m。场区历年丰水期最高地下水位接近地表（1959年）。

3 复合支护方案设计

基坑采用“复合土钉墙”支护形式。根据基坑不同周边环境与基坑深度，整个基坑分几个剖面进行支护设计：基坑东、西、北侧-10.16m（-10.06m）标高，坡度1∶0.4，共设置1道预应力锚杆及5道土钉，梅花形布置；基坑南侧-10.16m（-10.06m）标高，坡度1∶0.3，共设置2 道预应力锚杆及4 道土钉，梅花形布置；基坑西北侧-11.21m（-11.11m）标高，坡度1∶0.4，共设置2 道预应力锚杆及5 道土钉，梅花形布置；基坑东侧-11.61m标高，坡度1∶0.4，共设置2 道预应力锚杆及5 道土钉，梅花形布置。详情参考图1—图4。

图1 土钉墙支护剖面图（基坑东、西、北侧）

图2 土钉墙支护剖面图（基坑南侧）

图3 土钉墙支护剖面图（基坑西北侧）

图4 土钉墙支护剖面图（基坑东侧）

4 土钉墙喷锚支护施工技术要点

首先，实施土层挖掘作业时，需要预先留好一部分土层，大概为10cm，用于人工修筑坡度。对其进行混凝土喷射之前，应该先清除表层的杂质，保障基坑边缘是相对平整的。如果基坑部位有上层滞水，应该在坡边位置安装好导流设施，间距为1m，进行对上层滞水的导出。当挖土至砂层时，需要先使用混凝土，喷30mm厚度，之后，再实施土钉成孔、注浆、编网等作业，避免砂体的风化造成倒塌［1］。

人工修筑坡度之后，需要实施钢筋网的制作，因为钢筋网的制作是与开挖作业一同实施的，所以，两层之间的纵向钢筋规格需要不小于钢筋网，这样才可以确保钢筋网的安置，其制造工序必须匀称，每个钢筋网之间需要小于200mm，两层之间钢筋网规格不能小于300mm，反之，需要焊接牢固才行。钢筋网与土体之间的距离需要超过30mm。

土钉使用大小为20mm 的螺纹钢材料，间距2m 的位置处，需要焊接固定设施，设施的位置需要保障锚筋在中间［2］。

最后是注浆的环节，该环节使用的物料为矿渣硅酸盐水泥浆液，水灰比例是1∶2，强度需要把控在32.5左右。作业实施环节，需要依据设计的方案，把控好物料的配比过程，同时参考作业实施的标准，控制浆液的物理性质，确保强度无误。开始注浆是从底部实施，把注浆的管子插入孔中，浆液注浆将其灌满，之后将洞口堵住，浆液注入快满时，需要实施加压的操作，每次加压的力度标准是0.3，这样可以确保浆液的密度。首次准备好的浆液需要一次性注入完毕，之后把洞口清理好［3］。

5 锚杆施工技术要点

5.1 钻孔定位

按照设计图纸中的控制点放线定桩位，要求孔位点施放误差≤100mm。在自检合格后，报监理单位验线，报验合格后，方可施工。重点控制垂直方向误差，使锚杆孔位在一条水平线上，按照设计要求，采用水准仪进行锚杆定位放线，锚杆位置应放点准确。

5.2 成孔

采用土钻进行成孔，钻孔直径为150mm。锚杆钻机就位，对准孔位点，并作好孔位标记，保证锚杆在一条水平线上，调整钻机倾角，符合设计要求后再钻孔。基坑阳角部位，为避免同一水平面上的锚杆成孔时相互干扰，锚杆须调整倾角或在不同的标高施工［4］。

5.3 杆体制作与放置

钻孔前，加工锚杆体，杆体导向采用专门的导向器，杆体上每隔2m 设置一个隔离架，杆体自由段应用塑料管包裹，与锚固段相交处的塑料管口应密封并用铅丝绑扎紧。对于干成孔，在退出钻杆后，应尽快将杆体和注浆管插入孔内。

5.4 锚杆试验

（1）锚杆试验数量应取锚杆总数的5%且不少于3根。

（2）锚杆锚固段浆体强度达到15MPa 或达到设计强度等级的75%时，飞腾可进行锚杆试验。

（3）锚杆最大试验荷载取锚杆轴向受拉承载力设计值Nu。

（4）锚杆验收试验初始荷载取锚杆轴向拉力设计值的0.1倍。

（5）在每级加荷等级观测时间内，测读锚杆位移不应小于3次。

（6）达到最大试验荷载后观测15min，卸荷至0.1Nu，并测读锚头位移。

6 基坑变形监测

本工程场地基坑周边各侧红线外是规划绿地和既有道路，为保证上述各建筑物及管线的安全，避免地面裂缝，施工中，加强对周围建筑物、道路和地下管线等设施的变形测量和裂缝观察格外重要，要严格按《建筑基坑支护技术规程》《建筑边坡工程技术规范》《建筑施工测量技术规程》等要求精心组织施工，严格进行监测，确保施工安全［5］。

本工程基坑周围及地质环境比较复杂，因此，本工程基坑侧壁安全等级及重要性均按照二级考虑。根据《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489-2016）要求，考虑本工程的特殊、复杂的周边环境，为确保施工安全及周边建（构）筑物和地下管线设施的安全，在基坑开挖和地下结构阶段需进行监测［6］。

边坡经过2个雨季及2个冬季的考验，监测数据正常，各项数据均未达到预警值，基坑稳定性较好。详见表1。

表1 基坑监测数据最大偏差值统计表

7 结语

结合该工程施工实践表明，土钉墙和喷锚挂网支护可有效提高基坑边坡安全储备，施工技术性、经济性良好，具有良好的施工应用价值。在土钉墙和喷锚联合支护施工中，施工单位应根据基坑开挖深度、土钉喷锚施工之间的相互关系，合理确定分层开挖深度，确保土钉、喷锚与土方开挖同步施工，保证基坑支护体系稳定性。土钉墙和喷锚联合支护施工是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。