高层建筑深基坑喷锚网支护技术研究

【摘要】随着经济的快速发展，建筑工程行业成为了我国重要的经济增长，加强提高高层建筑深基坑喷锚网支护技术，在人们的生活中起着至关重要的作用。本文将从高层建筑深基坑支护施工的概述、喷锚网支护的作用原理及通过实例分析深基坑喷锚网支护的技术。

【关键词】高层建筑；深基坑；喷锚网支护技术

中图分类号：TU208文献标识码： A

一、前言

目前，随着自然灾害的频繁发生，高层建筑结构的质量安全得到了人们的广泛关注。虽然我国在高层建设的深基坑喷锚网支护技术上有所完善，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强高层建筑物的质量的控制，保证人们的生命安全是建筑设计的一个重要环节。

二、高层建筑深基坑支护施工的概述

在现代社会的发展进程中，城市化是目前社会发展的一个主要现状及问题，伴随着城市化更明显的是土地的急剧需求，以及城市人口的合理妥善安置，绿化在这种状况下也变得极其关键，在这样的形式下，直接造成我国城市化过程中的建筑高度化、楼间距紧密化，然而对于车库、储藏室等设备的安排矛盾日趋突出。所以，在一栋楼层开工前的设计工作注重围绕地下空间及整体布局的紧凑性和利用充分性的原则进行，对建筑的深基坑的要求也相应提升。很多建筑在基坑的开凿时深度是超过以往五年前的建筑深度要求的，同时建筑的层数越多对深基坑的要求就越高，深基坑支护也因此就有了它的用武之地。

在高层建筑深基坑边坡支护中，喷锚网支护技术是近几年刚刚兴起的支护技术，由于它施工速度快、支护造价低、安全可靠，当前在高层建筑深基坑支护中应用较广。喷锚网技术是指在基坑边坡开挖以后，首先实施喷射早强混凝土，对已开挖的边坡结构实行早期封闭；然后再锚人钢锚杆，以限制边坡的变形，同时承受土压力、水压力及边坡上的外荷载；待锚杆周围的砂浆凝结以后，适时在边坡上设置钢筋网，最后，再喷射一遍混凝土。喷锚网支护技术的特点就是可以独立完成支护工作；与边坡开挖同时进行，边开挖边支护，节省工期，降低造价；基坑内不需设置横撑，在时间和空间上为主体工程施工创造了良好的条件。喷锚网支护与其它支护的最大区别是：后者是被动支护，而前者利用边坡自身的抗滑能力和喷锚网共同工作，是主动支护

三、喷锚网支护的作用原理

1、土体的抗剪强度较低，抗拉能力几乎等于零，但是土体具有一定的结构整体性，能以较小的临界高度保持直立。土坡直立的高度超过临界高度，或坡地有较大的超载以及环境因素的改变都会引起土坡失稳。过去常采用支挡结构承受侧压力并限制其变形。这属于被动制约机制的支挡结构。

2、基坑喷锚网支护法是以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度、变土体荷载为支护结构体系的一部分为其基本原理。在土体内增设一定长度和分布密度的锚固体，它与土体牢固结构而共同工作，以弥补土体自身强度的不足，增强土体的稳定性，以主动制约机制为基础通过锚杆与土体的相互作用，使土体自身结构强度增加。其作用机制具体表现在以下几个方面：

(1)锚杆对由锚杆、土体、钢筋网等组成的复合体起骨架约束作用；由于锚杆本身的刚度和强度，以及在土体中形成的锚杆骨架，对复合土体有约束变形的作用。

(2)锚杆提高复合体的强度；由于锚杆与土体两者材料性质上的差异，土体进入塑性状态后，应力逐渐向锚杆上转移，此时的锚杆骨架，分担了土体很大一部分的应力，使得复合体塑性变形延缓，形成渐进开裂，很大程度上提高了复合体的强度。

(3)锚杆起着应力传递和扩散的作用，相关试验表明：当荷载增加到一定程度时，坡角的应力最大，部分锚杆处在滑裂面的两侧，此时的锚杆则可通过应力传递作用，将滑裂区内部分应力传递到滑裂区外的稳定土体中，并分散在较大范围的土体内，降低应力集中，提高支护体系的抗破坏能力。

(4)面层对变形的约束作用，面层是发挥锚杆有效作用的重要组成部分，在很大程度上约束坡面的变形，面层的约束力取决于锚杆表面与土体的摩阻力，当复合土体开裂面区域扩大并连成片时，摩阻力主要来自开裂区域后的稳定复合土体。

3、深基坑喷锚网支护的技术要求

（1）基坑边坡可按档土墙结构设计来确定锚杆直径和长度；

（2）基坑土方开挖时不能扰动土体，并及时修整边坡后立即喷射混凝土封闭层 ；

（3）锚杆端部与喷射混凝土、钢筋网连接非常重要。在锚杆头部焊接井字形加强筋与钢筋连接，对重要部位可采用10 mm厚钢垫板来加强锚杆与钢筋网的连接 ；

（4）在基坑支护整个过程中，必须随时注意基坑支护的监测，主要是位移与沉降，并注意观察地表有无开裂。

4、喷锚网支护的设计

喷锚网宜按下列步骤进行设计：根据工程类比和工程经验，设计喷锚网结构各部分尺寸和材料参数，包括锚杆的直径、长度、间距、倾角及锚杆材料、注浆材料等；整体稳定性分析；锚杆抗拔承载力计算；面层设计；坡面设计与构造规定；对需严格控制周边土移的基坑应进行支护变形估算；根据施工过程中获得的监测数据和发现的问题及时反馈设计。喷锚网一般根据施工期间不同，开挖深度及基坑底面以下最危险滑动面采用圆弧滑动简单条分法进行整体稳定性验算。

在下列情况下，喷锚网应按上述进行整体稳定性验算：

(1)基坑开挖到各作业面深度时，还未设置该层作业面锚杆时的稳定性分析；

(2)支护完成后，最危险滑裂面通过基坑底部的整体稳定性分析；

(3)当基坑开挖深度范围内存在软弱夹层时，沿软弱夹层进行稳定性分析。

四、工程实例

某医院住院楼建筑面积33000，为框剪结构，地上21层，地下1层，基坑宽18m，长87m，开挖深度－5.85m，地下水位为（－1.4m）。

该住院楼是院内旧建筑物拆除后新建的工程，南、北、东三面均有建筑物，距离近，地下各种管线较为密布。按院方要求，施工期间医院必须正常运转，因此施工期间必须确保周围建筑物，地下管线、院内道路的安全使用。由于受场地周边条件的限制，基坑四面均不允许放坡，施工难度较大。

1、设计与施工方案

（1）土方开挖。土方开挖应分层进行，余土人工清理，基坑周边在适当范围内也分层多层开挖，为锚杆成孔创造作业面。每层锚杆成孔、放筋、注浆、挂网、喷射混凝土等工序全部完成后，才能进行下一层开挖，同一层间可采取小流水施工，对于低于地下水面的则应先降水后施工。

（2）护坡施工。施工顺序：土方开挖人工成孔锚筋制作安装压力注浆编网压筋喷射混凝土面层。注浆管与锚筋同时下放到孔内，距孔底0.5m，边注浆边拔管，要保证注浆压力达到0.2Pa/m，钢筋网现场绑扎，用空压机

将已拌好的混凝土用风管吹出。混凝土配合比为0.5：1：2：2(水：水泥：砂：豆石)。

（3）施工监测。反馈设计是锚杆施工的一个重要组成部分，其依据是锚杆施工的监测结果。因此，必须加强基坑顶部水平位移和垂直沉降观测。根据施工中的具体情况和监测结果，对设计方案加以改进和补充，使设计更完整、合理，确保现场安全。

（4）锚杆排列布置。锚杆采用梅花状布置，间距1.4m，水平孔距1.5m，长

度分别为13m、12m、10m、9m、7m、6m、3m，锚杆孔径为150mm，锚筋分别用Φ28、Φ25、Φ22、Φ18螺纹钢制作，钢筋网均为Φ18螺纹钢，喷锚网的混凝土厚度为100mm。

2、基坑开挖中对某些特殊设施的处理措施

（1）确保住院楼东侧道路的使用。采用桩一锚支护方法，锚杆埋于路面以下3，以免拌倒人，由于已采取了措施，所以开挖期间地表没有出现开裂现象。同时密切关注周围建筑物。

（2）在管线沟以下设置锚杆，具体为：在沟下的锚杆横向间距由此1.5m调小到1.2m，经过设置锚杆，地下管线沟基本保持原来的状态。

（3）局部范围内喷锚护坡施工补强。采用降水后，局部范围出现积水，当时马上补强，具体措施为：增加设置预应力锚杆，增加锚杆锚头位置采用钢板做压板，并适当增加锚杆的长度，增设观测点等措施。

3、工程效果与评论

本工程的深基础施工，在基坑较深、地质条件差、施工场地狭小等不利因素下，采用喷锚护坡技术，增强了地基稳定性。基础开挖到结构施工完毕这段时间中，经历了雨季的考验，整个护坡体系稳定，无较大的变形。最大桩顶位移量未超过设计允许位移值，原场地周围出现的地面沉降导致周围建筑物出现的裂缝，也在严密监视下得到有效控制。在整个施工期间，确保了周围建筑物及院内道路正常使用和医院的正常运转。本工程与传统支护方法相比，经仔细测算，工程缩短工期约14d，工程造价降低了6多万元。

五、注意事项

喷锚网支护技术与地下水位有密切的关系，所以必须要求地下水位低于基坑深度或经过降水使地下水位低于开挖层的状态；开挖必须与支护同步进行，由于土壁自稳高度的要求，基坑开挖必须严格按分段分层进行，一般情况一次开挖深度为1．5～2．0米，开挖长度10～15米；在每开挖层的不同位置打试验锚杆进行抗拔试验，以此来检验设计中假定的锚杆抗拔力，每层试验锚杆数不少于3根。经抗拔试验，实测抗拔力最小为45kPa；在整个施工过程和结束后，需对土体边坡位移和支护结构的变形及周围建筑物的稳定状况进行严格、连续的监测，做到信息化施工。

六、结束语

综上所述，在高层建筑的深基坑设计中，我们要加大对喷锚网支护技术的重视，保证人们的生命安全，推动高层建筑设计的发展。

参考文献

[1]徐新跃.喷锚网支护若干问题的探讨[J]．地基基础工程，2012(7):67-69．

[2]余志成.深基坑支护设计与施工[J]．中国建筑工业出版社,2011(3):29-32.