喷锚(土钉)支护技术在深基坑支护中的应用分析

摘要:随着我国城市建设的发展,土地资源日趋紧张,建筑工程普遍向高层或地下建筑发展,城市建设中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁,稍有不慎,不仅将危及基坑本身安全,而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失。如何在深基坑支护中有效的进行施工质量、进度和工程成本的控制成为基坑支护过程中的重点控制内容。

关键词:深基坑;喷锚支护;应用

中图分类号： TV551.4基 文献标识码： A 文章编号：

随着建筑技术的不断发展，支护技术也需要在安全、经济、工期等方面要更高的要求，在实际工程中采用的支护结构型式也越来越多。因此，施工方在施工中为了能够在基坑支护工程中采用最先进的技术，在经济合理的条件下，进一步确保基坑周边建筑物、基坑开挖深度、基坑边坡、道路和地下设施的安全，就必须要在综合考虑场地工程地质与水文地质条件、降排水条件、地下室的要求、施工季节、支护结构使用期限、周边环境和周边荷载等因素，因地制宜采用合理的支护形式和施工技术。

一、基坑支护的类型

1．桩墙结构

所谓的桩墙结构是指在基坑开挖前，沿着基坑边缘施工成排的桩，或者地下连续墙，并使其底端嵌入到基坑底面以下的结构。在基坑的分层向下开挖的过程中，就需要在在桩墙的表面设置好支点，在选择支点型式时，可以根据工程的需要而确定，一般可以采用内支撑，也可以采用锚杆。

因为受到桩墙结构侧壁上土的压力的作用，因此，桩墙结构的受力形式其实与梁板结构是相似的，内支撑可安装具体结构型式完成结构设计的计算，但是锚杆一般是需要单独进行承载力的设计计算的。如果这种结构不用设置支点，那就是悬臂梁结构，然而悬臂结构一般只是适用于基坑深度较浅，而且周边环境对支护结构水平位移要求不高的情况。在现代建筑工程中常采用的桩墙结构型式主要有：地下连续墙一锚杆结构、排桩一内支撑结构、排桩一锚杆结构、地下连续墙一内支撑结构等。

桩的类型主要有各种工艺的冲孔桩、钻孔桩、沉管桩或挖孔桩等。当搅拌桩内插入型钢时，也可以纳入这种受力结构型式。

2．土钉墙结构

一般来说最常用的土钉墙结构，主要是在分层分段挖土的情况下，分层分段施做土钉和配有钢筋网的喷射混凝土面层。在这过程中必须要保证每一施工阶段基坑的稳定性，同时需要保证挖土与土钉施工是交叉作业。一般而言，要把土钉的水平与竖向间距，控制在l一2m之间。其基本的受力特点是通过斜向土钉对基坑边坡土体的加固，来进一步增加边坡的抗滑力矩和抗滑力，以便能够完全满足基坑边坡稳定的要求。

这种结构往往会采用钻孔中内置钢筋，然后在孔中注浆的土钉，坡面通常会用配有钢筋网的喷射混凝土形成的土钉墙，当然有的也会采用先打人式钢管，然后再向钢管内注浆的土钉或者采用土钉和预应力锚杆等结合的复合土钉墙结构。

3．重力式结构

重力式结构可以满足该结构的抗滑移和抗倾覆要求，因为其可以在基坑侧壁形成一个具有相当厚度和重量的刚性实体结构，这样就可以通过其重量来抵抗基坑侧壁土压力。这种结构通常会采用水泥土搅拌桩，但是有时也会选择采用旋喷桩，让桩体相互搭接形成块状，或者格栅状等连续实体的重力结构。

4．拱墙结构

拱墙结构主要是通过把基坑开挖成弧形平面，如圆形、椭圆形等，同时沿基坑侧壁分层逆作钢筋混凝土拱墙，充分发挥拱的作用把垂直于墙体的土压力转换成拱墙内的切向力，这样就可以充分利用墙体混凝土的受压强度。因为一般来说墙体内力主要是压应力，所以可以把墙体厚度做薄些，因为在很多时候，不用锚杆或内支撑就完全可以满足承载力和稳定的要求。一般这种结构都会采用分层分段施工的现浇钢筋混凝土拱墙结构。

5．放坡

放坡是按照相关的要求，把基坑开挖成一定坡度的人工边坡，如果基坑较深，就可以考虑分级放坡，同时保证边坡自身能够稳定，但最主要验算的还是边坡的圆弧滑动稳定性。一般坡体需要选择某种形式的护面进行保护。如果坡体存有地下水，那就必须要在坡面设泄水孔，以便能够减少水压力对边坡的不利影响。在完成放坡后，其基坑开挖范围会加大，那就是说只有在周边场地许可的情况下才能采用。

总之，上述五种支护结构的基本型式，都有自己的受力特点和适用条件，设计和施工人员必须要按照相关的技术标准和工程实际需要进行合理选择。

二、喷锚(土钉)支护技术

喷锚(土钉)支护技术是一种利用经加固后的原位土体来维护基坑边坡主体稳定的支护方法,它是由土钉、钢筋网、喷射混凝土面板和加固后的原位土体等部分组成,该支护结构轻型,具有施工简便、快速及时、机动灵活、实用性强、随挖随支、安全经济等特点,施工操作方便,是一种较有前途的深基坑边坡支护方法,适用于地下水位以上或经降水后的粘性土或密实性较好的砂土地层,开挖深度一般不大于15m。

三、基坑支护方式的选择

为了确保基坑支护工程的质量，在确定方案、设计和施工之前，相关部门需要组织设计、施工、监理和建设单位的相关人员，对施工和设计需要掌握的技术资料进行分析研究，通过资料分析保证技术选择的正确性。一般来说在深基坑支护施工中需要掌握的基本技术资料有：工程地质和水文地质情况；基坑周边环境情况；拟建的建筑相关要求；施工条件；相关技术规范、规程和当地管理部门的有关规定；类似工程的调研等。选择的出发点是安全、经济。所有的方案,在保证安全的前提下必须达到最大的经济效益。

设计前应该考虑的因素主要包括这几个方面：

（1）基坑边缘尺寸应保证建筑物地下室外墙、底板和承台边缘的尺寸及外墙模板安装空间的要求。

（2）应该考虑外墙防水作法来处理基坑边缘与地下室外墙距离；

（3）在进行支撑、锚杆和腰梁的标高时，需要考虑与地下室各层楼板的关系、是否利用楼板结构作为支撑、是否拆除锚杆和腰梁、拆除时间与楼层施工的关系等问题；

（4）支护结构的设计受力条件是否受靠近基坑边的基础或桩基的施工影响；

（5）地下室内外管线接口位置的标高是否与支护结构有矛盾；地下室车道出人口的支护措施。

在基坑支护工程的设计和施工过程中,一定要做到以下几点:

（1）基坑设计阶段,要根据基坑所在场地的工程地质报告、土工试验结果、土层含水量、区域地层参数的取值经验等综合选取;

（2）在分析支护结构受力和变形时,应充分考虑施工的每一阶段支护结构体系和外部荷载的变化,同时要考虑施工工艺的变化,挖土秩序和位置的变化,支撑和留土时间的变化等;

（3）基坑施工过程中应该制定完备的监测方案。

（4）基坑工程的施工必须完全按照设计文件的要求去做。

（5）对不同深基坑工程的设计施工,必须因地制宜,采取不同的技术方案。

四、喷锚(土钉)支护技术应用实例

以下结合某市立交桥工程基坑支护的实例对喷锚(土钉)支护技术在深基坑支护中的应用进行阐述:

(一)施工准备――材料

1.1 锚杆制作与要求

(1)锚杆的杆体采用普通钢管,其外径为48mm,壁厚不宜小于3.5mm。

(2)锚杆的端部采用圆锥头形状,其大头直径应大于锚杆直径。