對復合噴錨技術用于軟土基坑的分析

李桂剛 牛軍輝 盧忠陽

（建設綜合勘察研究設計院有限公司，北京 100007）

1 復合噴錨技術簡析

復合噴錨技術是指對基坑進行開挖前，先設置豎向形式的攪拌樁，使之成為帷幕撞墻，接下來將一定規(guī)格的錨釘錨固在坑壁中間，和噴射混凝土面層結構一起構成有效的、柔性的支擋體系。在軟土基坑施工中，坑壁土體、擋土體系會成為有機整體，發(fā)揮協(xié)同效應，基于重力原理形成擋土墻支擋結構，最終賦予基坑壁土體以良好的穩(wěn)定度以及剛度。對于復合噴錨結構，其不僅擁有預應力錨索結構的優(yōu)點，而且具有噴錨支護結構的優(yōu)點，同時還繼承了土釘墻結構的優(yōu)點，既可以發(fā)揮臨時性支護作用，與此同時，也可發(fā)揮永久性支護作用。所以，復合噴錨技術逐漸在軟土基坑施工中得以廣泛應用。復合噴錨技術優(yōu)點眾多，如理想的安全性、便捷性、低成本性以及有效性等，另外，支持噴錨支護、土方開挖二者的同時進行，所以，在不同類型的基坑支護施工中得以廣泛應用。

2 軟土基坑中的復合噴錨支護結構

所謂噴錨支護結構是指鋼筋網(wǎng)、噴射砼以及一系列錨桿、錨管與錨索等共同形成的聯(lián)合式支護結構。相較其他類型的支護結構而言，噴錨支護結構不僅安全可靠，而且成本較低，同時還具有施工靈活的特點，因而在深基坑或者受限場地的工況下得以廣泛應用?，F(xiàn)今，復合噴錨支護結構已經(jīng)廣泛應用于軟土基坑的支護施工，并發(fā)揮出了較理想的應用效果。對于噴錨支護結構，其主要由三大部分組成，分別是錨桿、砼噴面以及鋼筋網(wǎng)。在高壓空氣的推動下，砼以一定的速度噴射到土層表面，先是在土層表面嵌固一定的骨料，后續(xù)料流會進行包裹以及填充，在土層、噴層之間產(chǎn)生所謂的嵌固層效應，且隨著基坑施工的不斷進行，會最終構成封閉式的支護系統(tǒng)。無論是嵌固層，又或者是噴層，均能夠起到有效的保護土層作用。錨桿、錨索以及錨管的錨固段會在軟土基坑滑移面外面的土體中得到有效固定，將噴網(wǎng)、外錨固端連接為有機整體，這樣做能夠實現(xiàn)對邊壁不穩(wěn)定風險的有效轉移，使該風險由內(nèi)錨固段以及周邊部位承擔，并得到逐漸的化解。對于鋼筋網(wǎng)，其主要作用體現(xiàn)在能夠大幅提升和保證噴層的柔性以及整體性。在現(xiàn)階段的軟土基坑施工中，往往采用將噴錨、放坡有機結合在一起的噴錨支護結構。

3 工程實例

3.1 工程概況

南方某基坑工程：

（1）長度為117m；

（2）寬度為67m；

（3）周長為370m；

（4）面積為7000m2；

（5）深度為4.4m~5.2m。

基坑的主要特點如下：

（1）場區(qū)存在一定厚度的呈“軟-流塑狀態(tài)”的淤泥質(zhì)土層。該類土層的工程性質(zhì)不理想，所以，其邊坡支護施工需要認真考慮土質(zhì)條件的制約；

（2）基坑東側和已存在的構筑物之間的距離為9m。基坑西、南、北三邊和馬路之間的距離均超過9m。綜合看來，邊坡支護的外部環(huán)境條件相對寬松。

立足于基坑特點，結合地質(zhì)條件，參考當?shù)赝惡皖愃乒こ痰膶嵺`經(jīng)驗，決定使用“深層攪拌樁+噴錨支護結構”有機結合的形式，從而構成所謂的復合噴錨支護型式。

3.2 復合噴錨支護結構的計算

3.2.1 深層攪拌樁豎向加固體設計

在基坑內(nèi)邊設置1排深層攪拌樁，樁徑大小為600mm，樁長為10.5m~10.7m，控制基坑由于邊長較大而導致中間部位較大的變形，順著基坑邊長，在其中間部位安裝2排深層攪拌樁，以起到加固效果，加固范圍長度控制在30m上下，深層攪拌樁、相鄰樁之間的搭接長度控制為200mm，噴灰量控制為60kg/m，使用P.O32.5普通硅酸鹽水泥，深層攪拌樁樁體內(nèi)每距離1200mm的長度插入1根管徑為48mm的鋼管，要求鋼管長度比攪拌樁多出150mm，通過鋼筋對樁頂鋼管進行有效連接，并噴射厚度為150mm的C20砼。

3.2.2 邊坡支護結構設計

對于基坑邊坡，通過噴錨進行支護，要求錨孔直徑取120mm。通過“理正深基坑”進行電算。采用HRB335級鋼筋，并要求其實際抗拉強度超過300N/mm2。對基坑邊坡進行設計時，應關注坡頂超載值問題：東側不可超過15kN/m3、其余各處不可超過10kN/m3，坑邊堆載不允許大于設計要求的坡頂超載限值，另外，應和坑邊之間的控制在2m以上。

3.2.3 基坑突涌驗算

在本項目的場區(qū)范圍內(nèi)，地下水有2種不同類型，一種是填土中的上層滯水，另一種是砂層中的孔隙承壓水。關于上層滯水，其大部分存儲在上層雜填土層之中，一部分來自于大氣降水，另一部分來自于地表生活排水。本項目場區(qū)的上部填土相對較薄，水量并不多，可借助疏排的辦法進行處理，因而不會給基坑帶來過大影響。關于孔隙承壓水，其絕大部分存儲在下部砂層中。經(jīng)系統(tǒng)勘察發(fā)現(xiàn)，地下水混合水位主要集中在0.3m~0.7m，承壓水位主要集中在2.8m上下，位于第3、4層淤泥質(zhì)土之間的是夾粉土，屬于相對隔水層，其層底埋深最靠近地面處為9.8m。待基坑開挖至5.2m時，對其突涌予以驗算：

該基坑項目計劃在12月份前后進行開挖，由于是枯水季節(jié)，所以，按照承壓水頭位于地表下3.5m處進行計算，使用DB42/159-2004標準公式，即：

當基坑開挖深度至5.2m時，γ=17.8kN/m3，Hω=6.3m，D=4.6m，γω=10kN/m3，γty=1.30＞1.2，所以，基坑擁有良好的抗突涌穩(wěn)定性，符合設計標準。

3.3 施工

3.3.1 深層攪拌樁的施工

在本項目中，通過攪拌樁以實現(xiàn)對基坑豎向支護的有效加強，樁徑的大小為600mm，樁長控制在10.5~10.7，搭接長度取200mm，樁間距控制為400mm，空孔高度控制在1.0m~1.5m，樁中插l根直徑為48m的鋼管，要求鋼管壁厚超過2.5mm，樁數(shù)總共有1057根。

（1）施工準備：PH-5A型漿噴樁機1臺，注漿泵1臺；

（2）材料：紅榜P.O32.5普通硅酸鹽水泥，1m3水泥會用到60kg；

（3）施工工藝：清除障礙、整平作業(yè)→測量放線、找準樁位→樁基對位→鉆進→注漿→提鉆→插管→移位；

（4）施工質(zhì)量：30天內(nèi)完成本項目所有漿噴樁的施工作業(yè)，后期對質(zhì)量進行開挖檢驗，發(fā)現(xiàn)成樁質(zhì)量比較理想。

3.3.2 噴錨網(wǎng)施工

漿噴樁的施工結束之后，對其進行科學養(yǎng)護，28天養(yǎng)護結束之后進入到土方的開挖施工，并進行噴錨網(wǎng)的施工。在本項目中，噴錨網(wǎng)使用的是鋼筋網(wǎng)，錨桿使用的是花管，采用全程注漿的模式。

施工工藝流程：測量放線→開挖土方→修整邊坡→初次噴錨→植入花管→設置鋼筋網(wǎng)→二次噴錨→養(yǎng)護→注漿→養(yǎng)護→進行下一層的開挖作業(yè)。

布鋼筋網(wǎng)：順著坡面進行分布筋的科學設置，順著錨桿方向設置分別縱向和橫向的加強筋，均為1根，且和錨桿進行牢固焊接。

3.4 應用效果

（1）大幅縮短了工期：土方開挖、噴錨支護同步實施，隨著基坑開挖的不斷深入，支護施工也一直進行，待土方開挖結束之后，對墊層進行澆注即可完成；

（2）支護效果理想：基坑開挖結束之后，對主體結構進行封頂測量，結果發(fā)現(xiàn)基坑坑頂所對應的水平位移是27mm，在設計標準的規(guī)定之內(nèi)；

（3）經(jīng)濟效益可觀：采用復合噴錨技術的施工比一般的樁排支護施工擁有更為可觀的經(jīng)濟效益，能夠節(jié)省造價40%~ 50%左右。

結語

在軟土基坑開挖作業(yè)中，采用復合噴錨技術可實現(xiàn)對邊坡水平位移的有效控制，使其擁有理想的穩(wěn)定性。通過噴錨支護結構可對軟土基坑的土體予以有效支護，支護效果優(yōu)異。關于噴錨支護結構，其能夠對軟土基坑土體予以主動形式的支護，不僅如此，還能夠和土體發(fā)揮協(xié)同效應。值得一提的是，鋼筋網(wǎng)噴層擁有良好的柔性以及整體性，可對噴層、錨桿各自的內(nèi)應力進行合理分布，并加以適當調(diào)整。實踐結果顯示，在軟土基坑開挖施工中，復合噴錨技術具有比較理想的實踐應用效果。

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