喷锚网支护在深基坑支护工程的应用

摘要:通过一个工程实例,验证了喷锚网施工在特殊地质条件下的应用,很好的解决了施工过程中遇到的难题,降低了施工成本和节省了施工工期。

关键词:喷锚 支护 基坑

1、前言

深基坑施工技术是一门理论性和实践性都很强的技术,具有技术难度高、风险大的特点。随着建筑业的发展,许多新工艺、新技术在深基坑工程施工中被广泛采纳应用。喷锚网支护是众多基坑支护施工技术中的一种,通过给土体施加应力,改变土体结构,增加土体的C值,依靠喷射混凝土、锚杆、钢筋网与土体共同作用的主动支护体系抵挡其后主动或被动的土压力,起到围护挡土结构的支护作用,安全可靠。所以,喷锚支护施工技术在施工条件许可的前提下,在许多工程实例中被广泛应用。

2、工程实例

2、1工程概况

东海滨城一期IK地块建筑规模约11.7618万平方米,位于泉州市东海大街南侧,为高层住宅小区,现浇钢筋砼框架结构,地下室三层,地上27至33层,基坑最深处约为12米,采用喷锚网支护。

2.2地质条件

本工程场地原始地貌为稻田及鱼塘,地面黄海高程约24.8m米。根据地质勘查报告,场地分布的土层主要是素填土、砂质粘性土⑤、全风化花岗岩⑥、强风化花岗岩⑦、中风化花岗岩⑧,属岩土组合地基。

2.3喷锚支护施工工艺

(1)施工顺序:开挖工作面修整坡面埋设泄水管喷射第一层混凝土制作、打压锚杆绑扎挂网钢筋、布焊骨架钢筋喷射第二层混凝土坡面混凝土养护。

(2)开挖要求:沿基坑内侧,分层分段开挖,每层开挖深度为锚管以下0.3-0.5米,分段开挖长度第一层分段不得超过20米,第二层分段不得超过15米,并采用跳糟开挖,开挖出作业面后,应立即进行喷锚网支护。开挖最下一层土体时,开挖标高应比设计标高高出0.3米,待最后一层锚管施工完成后,用人工开挖修正至基底标高,进行基底封底。

(3)应急方案:在挖到第二层以下后,场地内保证有一台挖掘机可以随时调用,如发现坡顶位移呈增大趋势且不收敛,立即用挖土机挖土向坡脚回填还压,直至位移稳定再采取加固措施,而后再继续施工。平时准备500个编织袋,其中200个预先装好砂,一旦发现位移增大稳定时,可用砂袋回填还压。当支护结构出现险情时,可采取如下应急措施:坡顶卸载、坑底坡脚堆砂袋、设置木桩、加密加长锚管等。

2.4施工存在的问题及对策

该工程2008年4月开始基坑维护施工,按照上述施工工艺,东、南面两侧维护均得以顺利进行。但在西侧施工至黄海高程18m左右时,锚杆仅能打进去2.5～4.0米左右,经了解,原来在临近道路2米左右地下埋设一道由碎石砌筑的挡土墙,造成第二排锚杆无法正常打进,为此我们提出了三种处理方案:(1)进行大开挖,对挡土墙及以上的土层进行开挖;(2)采用排桩拉锚围护;(3)采用加密锚杆,增设锚管加密注浆。

经分析认为第一方案不理想,因为距离道路较近,大开挖将对路基造成影响;第二方案造价高、工期长和受场地限制锚点角度不理想、围护效果难以保证。最终采纳调整锚杆位置并适当加密锚杆,同时增设一排锚管,具体设计参数为:

(1)将第二排锚杆位置调整到离挡土墙下边缘约0.2米即下移0.6米;

(2)加密锚杆,第二排起水平间距由1.5米改为1.0米,竖向间距由1.2米改为1.0米,详见边坡剖面图。

按修改后的围护设计进行施工,第二、第三排喷锚围护顺利完成,边坡监测结果显示边坡位移、沉降量正常,表明支护效果满足要求。

但在基坑开挖至黄海高程16m位置时,地质发生变化,遇到河卵石含量偏低的砂砾层,且地下水较多,有流砂出现。

经分析认为该地质虽然对锚杆围护的力学性能有一定影响,但考虑到是最下一层,坡体剪切、滑裂面距锚管末端较远,因此该排锚杆具有较大的抗拔锚固长度,所以对围护设计不做调整。针对喷锚网支护在流砂层如何施工的问题,采取以下应对措施:

(1)根据地下水位的具体情况,在边坡附近设置两个深井以减少水动力,降水量抽水频率以维持水压在边坡不涌砂即可;

(2)加密边坡监测次数,每天监测次数由一次改为两次;

(3)缩短分段开挖长度,每段开挖长度由15米改为10米;

(4)调整支护施工工艺,具体做法是:

①开挖至锚杆位置以下0.2米,立即用预先准备的砂袋封堵砂层坡面(为保持包含砂袋的坡面基本平整,在纵深方向超挖一个砂袋宽的深度)。

②提前布焊钢筋网,注意用垫块保持钢筋网与砂袋的间距50mm左右;

③增设间距为1米的临时支撑,以固定砂袋及钢筋网;

④一次性喷射100mm厚细石砼,把砂袋包裹在喷锚网里面;

⑤布焊骨架钢筋并沿骨架钢筋补喷一层脊状细石砼,使之与早先施工的钢筋网协同受力,起到较好的支护传力作用;

⑥拆除临时支撑,继续开挖并修整至基底标高,按①～④步骤做底层坡面钢筋网砼围护。

2.5实施效果:

该工程边坡支护遇障碍物修改设计参数和流砂应对处理措施共增加13根锚管、两个降水井、近500个砂袋,至2008年8月底基坑围护验收时,边坡最大位移29mm,最大沉降21mm,位移沉降量均在允许值范围内,且锚管抗拔检测也符合设计要求和有关规定,表明该工程喷锚网支护在遇到障碍物时的设计修改及流砂层的支护施工处理方法措施得当、经济合理、效果良好。

3、结束语:

喷锚网支护是一种安全可靠、经济节时的基坑支护形式,由于其成孔能力的局限性及喷锚网围护的特殊性,在施工过程中容易遇到一些问题,如机钻成孔杂物缠绕、钢杆土钉怕岩石等障碍物、砂层怕锚杆施工振动且坡面挂网喷浆不易成型等,这就要求提供的地质勘察报告尽可能反映现场实际地质情况、要求现场技术人员具备扎实的理论知识和丰富的实践经验,为优化施工方案和解决具体问题出谋划策,才能克服喷锚网支护固有的缺点,充分发挥其造价低、工期短的优越性,让它更多地在工程中得到应用。

另外,基坑监测是喷锚网支护的重要施工内容之一,是土方开挖、边坡围护信息化施工的安全保障,必须确保监测资料的真实性、准确性,同时施工单位也应该组织自我监测,随时掌握基坑边坡的稳定状况、安全程度,了解支护效果,确保施工过程基坑围护安全可靠。

作者简介:

王伟民(1973-),男,本科,高级工程师。