浅谈喷锚护坡基坑支护施工质量控制要点

陈国才

（福建宏业建设监理有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

城市地下空间的开发和利用是城市可持续发展的重要途径之一，是社会生产力和城市发展到一定阶段而产生的客观要求，深基坑支护技术在这一背景下得到了的快速发展。基坑开挖土层的自稳能力和承载力十分有限，喷锚护坡作为基坑支护的一种方式，对保护基坑稳定性尤为重要。本文结合工程实例，针对深基坑在开挖过程中的喷锚支护施工质量控制要点进行分析探讨。

1 工程概况

该工程位于福州市闽清县坂东镇。工程场地的地基土除表层填土外，因施工需要进行了必要的场地回填平整。该工程共设一层地下室，基坑开挖深度1.5～5.6m，平均土方开挖挖深4m。基坑侧壁安全等级为二级，基坑侧壁重要系数取1.0。该工程的地基土依次由杂填土、粉质黏土、角砾、全风化花岗岩、强风化花岗岩（砂土状）、强风化花岗岩（碎块状）、中风化花岗岩等组成。基坑支护采用锚管加钢筋网素砼面形成土钉墙支护形式。坑中坑采用土钉加组合木桩（钢板桩）支护形式，以确保开挖安全。

2 基坑支护施工方案及施工难点

2.1 施工方案

该工程围护体系组成为采用放坡法和锚杆支护形式并结合坑内木桩加固，以控制基坑变形。由于北部多桩承台位置开挖得较深，为确保支护结构安全，土方开挖施工过程中如遇透水时，需停止施工，待另行降水后（降水控制在开挖面以下500mm），确保土方开挖安全。

基坑土方开挖较深，承台底标高最深处为-8m，形成坑中坑，采用放坡法施工，施工坑中坑部分时，其中不超过1.6m的采用坑内放坡加木桩组合支护，坡面素喷混凝土面层，电梯井以及集水井位置较深的坑中坑采用密排钢板桩支护，且按照要求此段钢板桩长度不＜6m，钢板桩采用H400×400×13×21型钢。主要参数如下：

（1）钢管：锚管Ф48@1000(1200、1500)L=9000(6000)R=50kN，钢管壁厚2.5mm；

（2）钢筋：钢筋网规格：Ф6.5@200×200（300×300）钢筋网、Ф16、Ф20；

（3）混凝土：C20砼厚80mm；

（4）钢板桩：采用H400×400×13×21型钢。

基坑支护剖面见图1所示。

图1 基坑支护剖面图

2.2 施工难点

（1）土方开挖量约5万m3，由于受支护需闭合形成整体受力特点限制，无法大范围留置斜坡道作为土方运输通道；

（2）该工程土方约在6～8月份开挖完成，刚好处在汛期频繁的季节，对施工不利；

（3）北侧为乡村水泥路、东侧为水泥路、南侧为民德路、西侧为民宅，施工场地较狭窄。基坑支护应有效保障地下室结构安全施工，避免基坑周边沉降变形。

3 基坑支护施工质量控制

3.1 支护施工工艺流程

现场支护施工工艺流程为：放线测量→挖土→修坡→喷砼→打孔（同时制作锚管）→安装锚管→挂网→焊接骨架以及焊接锚管连接件→复喷→注浆和养护→型钢插入→型钢拔出。

3.2 材料及设备进场质量控制

水泥、锚管、钢筋网、H型钢等原材料，使用前供货方应按照相关要求，提供出厂合格证、质量保证单等质量证明文件，必要时并现场取样送检。水泥采用强度为P·O32.5R普通硅酸盐水泥及4.5%的速凝剂。H型钢采用400×400×13×21；检查全螺旋钻机钻杆直径、计量系统、配电功率、水泥浆自动拌浆机、储浆灌1个（带搅拌功能）、砼喷射机、空压机、电焊机、切割机等。

3.3 支护施工控制顺序

根据支护的设计要求，采取开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖：

（1）放线测量及复核：根据业主提供的作业条件和该工程现场特点及支护基坑布置图、平面控制点，检查桩点控制线，着重加强转角点、交接桩位控制；

（2）修坡顶，挖坡顶明沟及集水井、制作降水井；

（3）第一次开挖土深约2m；

（4）挂设钢筋网，修坡，制作泄水管，植入固定钢筋，喷射混凝土。并预留土方转运出入口；

（5）进行拉拔试验；

（6）向下开挖第二层土方，并挖到第二层锚管下方300mm，间距1.2m，打入锚管，锚管长度为6～9m；

（7）第三次土方开挖到第三层锚杆下300mm；

（8）锚杆注浆，铺挂钢筋网；

（9）喷射砼，放置泄水管，喷射C20砼厚50～80mm；

（10）土方开挖，随挖随运，严禁将土方堆放基坑四周和堆荷超过15kN/m2；

（11）坑中坑施工质量控制。基坑支护达到设计强度之后，塔吊基础承台开挖，采用密排钢板桩内支撑。型钢插入的质量控制：型钢桩长检查，并注意预留后期拔出长度，检查型钢的焊接质量，检查型钢表面，型钢表面应满涂起拔减摩剂，应有1mm厚度，插入垂直度不应＞1/200。

3.4 锚杆注浆施工质量控制

3.4.1 设备材料进场检查

检查锚杆钻机、空压机、注浆泵等性能参数，以及设备的外观质量完整性。检查钢筋、钢管、水泥等质保资料，并现场见证取样，送检复验。依据工程地质情况，结合设计要求，确定锚管抗拔力。锚杆钻机应形成整体跟进，避免因各工序无法连贯作业，相互影响造成间歇施工。

3.4.2 锚管施工质量控制

（1）钻进成孔质量控制。根据设计意图，选取三处具有代表性基坑断面，进行钻进试验，并将实测结果及时反馈设计人员，以调整施工的技术参数，改进施工工艺，及时优化施工方案。

基坑开挖前，控制土体开挖高程，检查排水沟及集水井的降排水措施和设置完整性；检测复核锚管钻机孔位，钻机就位后控制杆体与土体的角度。

①钻机选择：根据地质勘察报告、地质特点及钻进设备技术指标和施工工艺的特性，选用全螺旋清水循环钻进成孔工艺。

②钻孔前，根据设计图要求及地质条件，标注记录孔位标识。一排锚管孔位在水平方向控制在50mm误差，各孔位垂直方向控制在100mm误差。倾斜度为杆长3%。

③随时检查钻头尺寸，确保成孔符合设计要求。

④根据施工工艺要求，严控施工过程，禁止采用泥浆循环钻进，该工程采用清水循环钻进。

⑤钻孔完成后，应确保终孔深度，超出设计孔深度0.45m，便于施工时杆体顺利进入土层。

⑥螺旋钻进施工时，防止孔内坍塌，堵塞孔洞，使用套管护挡孔壁确保钻杆轴体顺利放入。

⑦在锚管注浆前，应避免套管随意拆除，造成孔内坍塌。

⑧严控钻孔眼施工顺序，为了避免钻杆震动对相邻的成孔孔壁造成松动，钻孔时应间隔三个孔间距，并控制钻孔的水压，防止对土层造成影响。

⑨钻孔至设计深度后，应及时清孔并遮盖孔口，防止杂物堵塞孔洞。

（2）锚管制作和安装质量控制。

①应对加工制作锚管的钢管材质性能进行检测，并进行焊接试验，检测合格后方能开始制作。

②Ф48钢管外观应圆滑直顺无油污、污染及锈蚀的痕迹。锚管选用Ф48钢管，壁厚应＞3mm，锚管的管壁开钻孔洞作为水泥出浆孔。

③孔眼沿管的四周角度为120°，放射状布置。距离基坑边坡壁孔口处约三分之一锚杆长度范围内，不开钻孔眼。锚管接长采用端口对接焊，并在接头缝隙处焊拼补强钢筋3Φ16。在钢管侧帮焊接角钢，沿钢管周围开钻小孔成梅花状。水泥注浆液沿钢管内通过开钻孔洞注入。

④锚管贯入作业：锚管机击入或采用强力压入基坑被支护土层。进入土层后，及时封闭距离锚管口30cm范围。完成封层施工时间超过一天一夜，方可进行压力注浆施工。

⑤每道工序完成后，应作好防护，注意贯入锚管后应当及时对坡面进行保护，严禁碰撞锚管，并及时对坡面喷浆。自由段采用隔离剂处理，确保分离水泥形成固化体。钻杆体与水泥注浆管严禁相互缠绕。仔细检查杆体外观质量，是否存在质量缺陷；避免因设备带病作业，出现间断施工。

⑥锚杆体放置时，做好临时场地的设置，应严防因放置不当造成杆体弯曲变形。确保杆体进深作业要连续不间断。随时钻进随时测量记录孔内深度，当测量数据达到钻杆长度的95%，放置杆体。放置完成后，严禁在钻杆上悬挂重物，不得人为随意敲击碰撞杆体。

⑦注意设计剖面图标识尺寸，不同地质选用锚管长度不同，对加工完成的锚杆做好标识。

⑧锚管抗拉试验。完成锚管施工后，应检查钢筋、钢管及水泥砂浆试件强度报告等质保资料；综合扰动土体固结时间，基坑沉降检测信息及设计要求等相关信息资料后，对锚管采取抗拔力试验，试验抽检数量达到1%锚管数。试验时每一次加载的载荷不超过总载荷30%，且抗拔力实验结果需满足表1所示的设计要求。

表1 锚管抗拔力值

3.4.3 注浆质量控制

（1）注浆作业前，应对制浆水泥进行取样抽测送检试验。进场水泥堆放场地要有防雨排水措施。

（2）应仔细检查注浆管完整性、确保注浆管通畅。管体清洗采用清水洗刷湿润，在管内连续不间断流出清水为止。根据设计单位对锚管参数的设计要求，该工程采取一次性水泥净浆灌注，为了加速凝固，增添粒径不大于2mm的砂子。

（3）注浆压力控制在0.5MPa左右，水灰比0.5，注浆时间一般为20min～1h。水泥净浆外掺早强剂，需进行水泥相溶性试验、净浆凝结试验，用量控制在水泥使用量的0.05%。

注浆过程中压力值达到设计要求数值时，排气管停止排出气体，继续持压180s时（因浆液注满孔口并溢出时），说明孔内浆液饱满，可停止注浆。

（4）注浆液应在灰浆搅拌机中随搅随用，搅拌均匀，在初凝前要使用完浆液，并做好储浆灌遮蔽工作。严防杂物混入，注浆完后，采用清水冲洗注浆泵和注浆管路。

（5）同一排锚管应采用跳跃式注浆，单孔采用全孔一次注浆［1］。注浆时间选取在套管拔出前。当注浆过程中发现注浆压力突然降低，瞬间增大注浆量时，应及时停止注浆，检查是否存在冒浆、跑浆。

3.4.4 喷射砼及钢筋网

（1）施工工艺流程：测量放样→开挖→清理边坡→钢筋网铺设→泄水管安装→砼喷射→养护坡面→下一层土方开挖。

（2）喷射砼及钢筋网施工质量控制。检查砼喷射机、空压机等全套设备性能参数及运行情况。检查水泥、钢筋等材料合格证及质保书。石子及中粗砂级配比及含泥量符合配合比规定的要求。

①锚管施工与土方开挖应分层分段进行，采用反铲开挖，严禁超挖。水泥材料放置临时场地，靠近搅拌设备附近。

②在放线完成后，坡面开挖采取机械开挖和人工修整相结合，坡面采用人工修坡，严禁机械对已形成坡面造成破坏。每一层土开挖深度不超过2m，长度不超20m且间隔施工。开挖坡面完成后应进行初喷，仅要求达到完全覆盖土体表面。按照开挖一层支护一层，开挖一段支护一段。在锚管施打完成及钢筋网铺设完成后，再次进行细石混凝土层喷射，并确保达到设计细石混凝土喷射厚度。

③细石混凝土强度为C20，水灰比为0.5，细石混凝土厚度为80mm，分两次喷射施工。第一次喷混凝土不＜50mm厚度，对坡面进行覆盖。

④为了尽快使水泥混凝土终凝，可掺入速凝剂缩短早强时间。初凝和终凝时间分别应不超过5min和10min。

⑤喷射砼作业，严格按照已签认方案及交底进行分段有序施工。同段内砼喷射作业采用从下向上顺序，并保证混凝土喷射厚度。并在施工喷射坡面上打入垂直短钢筋，作待喷细石混凝土厚度控制标记。

⑥细石混凝土喷射完成，且过了终凝时间后，应及时养护，保持混凝土表面湿润。持续养护时间不少于120h。混凝土采取分段（面）喷射作业时，喷头与喷射面垂直。并与喷射作业面距离保持最佳。严格控制喷射混凝土的水灰比，水泥与砂石的重量比及砂率。

⑦进行第二次混凝土喷射作业前，应用水预先湿润待喷面。并及时清理第一次喷射完成砼面层上松散颗粒和浮浆粉尘。

⑧钢筋网间距为200mm×200mm，采用Φ6.5mm钢筋制作，加强筋采用Ф20螺纹钢筋制作。网格之间网筋、加强钢筋与网格钢筋和锚管芯之间连接均采用焊接的方式，单面焊缝长度不小于钢筋直径的10d。

⑨钢筋网格片间的搭接长度均应＞300mm，可采用绑扎的方式。进行加固焊接锚管隔排采用2Φ20。基坑上边沿的钢筋网应从顶面反折覆盖坡顶表面。坡顶表面钢筋网格长度不＜0.5m。

泄水管采用800DN50PVC管，用重压击法打进边坡土体里面。分步放置梅花状泄水管，间距为2～2.5m。一般选择布置在不同类土层中间，如黏土和杂填土结合面处。

3.4.5 基坑支护监测的信息化成果

深基坑本身及周边环境的稳定与安全集中表现为土体的沉降移位情况，因此采取信息化监测技术，可为土体变位的控制提供可靠信息［2］。如监测坡顶水平位移和竖向位移、深层水平位移、支撑内力、周边地表竖向位移；周边建筑竖向位移、倾斜和水平位移、周边建筑和地表裂缝以及周边管线变形等。基坑支护过程中通过监测设施的详细检查记录，未出现异常。

4 结束语

该工程工期紧，场地狭小，开挖较深。通过对锚管制作、钻孔、压浆、挂网喷浆等关键工序的严格质量管控，从拉拔试验成果，基坑周边环境的沉降变形、支护结构的监测等各项信息化指标可知，喷锚护坡基坑支护施工符合设计变化范围，结果达到预期要求。