深基坑施工与支护技术要点分析

吴国军

湖南星大建设集团有限公司，湖南长沙　410000

摘要：为了保障深基坑作业过程中的安全性，以免因为施工时周围土体扰动出现失稳坍塌等事故，深基坑科学防护工作必不可少。因此，本文详细分析了采用桩-扩大锚索联合土钉墙支护结构,进行基坑结构支护。经过合理的基坑结构设计，采取行之有效的施工控制措施，解决了施工过程中存在的问题，提高了该支护技术在深基坑支护施工中的适用性。

关键词：扩大头锚索；土钉墙； 基坑支护；

1 工程概况

湖南某工程项目总占地面积2.35万m²，其中，地上建筑面积9.45万m²，地下建筑面积4.1万m²;该建筑结构地下共计2层。针对本项目中的±0. 000等同于绝对标高值+35.400m，施工现场的标高平均值为+30.600m，相对标高值为+5.200m，建筑结构基础底部标高值为25.8m。建筑基坑施工面积为4240m²，基坑外围周长总计530m。基坑深度基本介于8.0 ～8.5m 范围内，基坑位置达到深基坑标准。

2 工程与水文地质条件

2.1地下水情况

本工程项目的地下水根据本次勘察水位观测资料，拟建场地内上层滞水稳定水位标高为31.30m～32.39m，潜水稳定水位标高为24.85m～25.06m，补给来源主要为大气降水及地表水，勘察期间为旱季，其河水200年一遇的最高洪水位标高为38.60m。

2.2土质条件

根据钻探揭露，拟建场地勘探深度范围内埋藏的地层由杂填土、粉质黏土、粉土、圆砾及板溪群泥质板岩等。场地内各地层自上而下依次描述如下：

2.2.1　杂填土（Q₄^ml）①：褐灰色，分布层厚范围0.50～3.80m，平均层厚1.56m，层底标高范围28.44～32.58m，埋深范围0.50～3.80m。

2.2.2　　粉质黏土（Q^al+pl）②：褐黄色，可塑～硬塑状态，含褐黑色铁锰质氧化物及少量灰白色高岭土条带。摇振无反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。拟建场地内普遍分布，层厚范围1.20～6.70m，平均层厚4.75m，层底标高范围24.52～28.31m，埋深范围5.00～8.00m。

2.2.3　　粉土（Q^al+pl）③：褐黄色、浅黄色，湿～很湿，稍密状，含较多粉细砂，见云母片。分布层厚范围1.20～5.40m，平均层厚3.12m，层底标高范围20.49～25.47m，埋深范围7.80～11.70m。

2.2.4　　　圆砾（Q^al+pl）④：褐黄色，湿～饱和，中密状，粒径一般0.2～3cm，大者10cm以上，砾石含量约75%，磨圆度较好，多呈圆～亚圆形，主要成份为石英及硅质岩，颗粒间主要由中粗砂充填，泥质含量约5%。拟建场地内较普遍分布，层厚范围0.40～4.10m，平均层厚2.21m，层底标高范围19.50～23.00m，埋深范围9.30～12.90m。

2.2.5　　板溪群（Pt）全风化泥质板岩⑤：褐黄色、灰绿色，多风化成土状，原岩结构尚可辨认，有残余结构强度，岩芯多呈碎块状～土柱状，遇水易软化。拟建场地内层厚范围0.20～1.50m，平均层厚0.52m，层底标高范围19.00～22.53m，埋深范围10.00～13.30m。

3 支护设计

本工程基坑支护施工因基坑壁有墙透水性的圆砾分布，基坑开挖前需进行止水帷幕施工，止水帷幕使用三重管高压摆喷注浆，注浆体底部进入隔水层1m。基坑支护项目东面南侧正对桥墩面采用旋挖桩“双排桩支护”， 联合预应力锚索土钉墙支护技术，其它采用 “放坡土钉墙支护”。具体如下图1所示：

图1: 基坑支护施工现场平面示意图

4 基坑施工

4.1旋挖桩

（1）钻孔灌注桩成孔选用旋挖钻孔机械，孔道直径为1000mm，孔道间距1.0m，钻孔深度取决于剖面差异，孔道竖向偏差不大于1/200，钻孔灌注桩位置偏差不大于50mm。成孔后应对孔道深度进行校核，保证孔道深度的偏差值不大于300mm；

（2）钢筋骨架制作。钢筋骨架受力主筋采用直径为22mm的热轧带肋钢筋，数量为22根，环向箍筋选用直径为12mm的热轧带肋钢筋，沿受力主筋方向布设直径为16mm的构造钢筋，构造钢筋间距值为2000mm，具体配筋结构如下图2：

图2：灌注桩配筋示意图

（3） 钢筋骨架吊装及灌注施工。保证钢筋骨架吊装垂直度，为了防止吊装过程中引起的钢筋骨架碰撞，应在钢筋骨架上增设保护垫层，布设间距为4m，单组布设数量不低于3块，单组内的保护垫块应处于相同截面的主筋上，确保防护功能的有效发挥。钢筋骨架吊装标高值误差应控制在-100mm～100mm范围内，灌注混凝土标号为C25，灌注位置应达到地面线以下0.5m 位置。

（4） 冠梁施工。旋挖桩施工完毕后，在灌注桩上应增设大小为1.1m × 0.6m 的冠梁，冠梁结构应配套以8根直径为22mm和6根直径为20mm的热轧带肋主筋，环向箍筋选用直径为10mm的光圆钢筋，箍筋间距值应控制在200mm范围内。

4.2三轴搅拌桩

（1）拌合混凝土水泥使用普通硅酸盐水泥材料，强度不小于42. 5 级，水泥掺入量为380kg/m³，设计水胶比 1. 5 ～ 2. 0，浇筑墙体的抗渗透系数介于10^{－ 7}～ 10^{－ 6}cm / s。

（2） 地下连续墙浇筑应保证施工连续性，在浇筑接缝位置选用注浆技术达到止水目的。

（3） 桩基础施工选用“喷搅协调”的施工技术，保证水泥和原状土体的均匀性，下沉和上提过程均使用喷浆拌合技术，下沉速率应介于0. 5 ～1. 0m / min，上提速率应介于1. 0 ～ 2. 0m / min。

（4）桩体竖向偏差应介于1 /200 ～ 1 /300内，桩体横向位置偏差不大于20mm。

（5）在浆体设计配合比方面，应根据现场试验数据进行微调，以确保其有效性。推荐的配合比为水泥∶膨胀土∶水=1∶0.05∶1.6。三轴拌合桩的施工流程包括多个关键步骤：首先清理杂物，接着进行沟槽开挖，布设定位型钢，然后进行拌合桩预位，进行水平及竖向校核。随后，启动空压机进行浆体喷射，桩底钻头下沉，最后完成浆体喷射和提升移机等步骤。

4.3预应力锚索

（1） 钻孔施工：扩大锚杆的横向间距值、成孔长度应符合设计要求，选用套管护壁钻孔技术，钻孔应以不扰动地层为宜；锚杆横向及竖向孔道距离误差不能大于100mm。钻孔头直径值与设计直径值误差应小于3mm；

（2）杆体安装：扩孔施工完毕后，应及时取出喷射管并将杆体置入锚孔内的指定深度位置。锚索结构使用直径为S21.6高强度钢绞线(锚索材料强度设计值1320，锚索材料强度标准值1860)，钢绞线有效长度由自由段和外露段组成，其中，外露段长度约为1. 3m。钢绞线预留自由段应均匀涂抹防锈油，波纹管应在端部封锚，以防止浆体内渗。沿高强度钢绞线长度方向布设支架，布设间距应控制在1.5m左右，支架与钢绞线应可靠绑扎。杆体安置时应防止弯曲应力和扭转应力的出现。注浆管道同杆体同时下放至锚孔内，注浆管道与孔道底部距离不大于500mm。

（3）注浆施工：注浆采用二次灌浆工艺，一次注浆管道的注浆口插入位置应与孔底距离保持在150mm，整个注浆施工过程应由下至上一次性成型，保证孔道内的水分和空气能够彻底排尽，注浆完成后拔出注浆管。注浆材料的水胶比应控制在0. 5～ 0. 6 范围内，注浆材料为水泥砂浆，注浆管道材质为聚乙烯管，孔道直径为20mm。孔道口有浆液外溢为施工完成标准，及时停止注浆施工。二次注浆管道与孔底距离保持在0.5m左右，外露段长度为0.5m，自由段为直径20mm的焊接管，锚固位置为直径20mm的聚乙烯管。锚固段注浆应对称布设出浆孔，直径介于6mm-8mm之间，出浆孔间距为1.5m，使用防水布密封，一次注浆压力≥0.5MPa。保证二次注浆施工前泥浆无法内渗。首次注浆10h 后开始二次注浆施工，二次注浆量不小于50kg/延米，注浆压力控制在2.5～5.0Mpa之间，对锚固体的二次高压注浆，应在一次注浆形成的水泥结石体强度达到5.0Mpa后进行。二次注浆材料选用0.45～0.55为的P·O42.5纯水泥浆。

（4）在预应力施工中，张拉和锁定过程中，锚定杆平台必须保持平整，并与锚定杆轴线正交，以确保施工质量。在张拉前，需要对机具进行标定，确保其精度。锚定杆在张拉时，抗拉强度应不低于20MPa，以保证安全性。同时，提前选定3根锚索进行张拉测试，以确定其伸长量，并确保符合规范要求。待测试合格后，剩余锚索的张拉应达到设计值的0.9倍。锚杆张拉到1. 05 ～ 1. 10N 时，持载10min以上，卸载后及时锁定，防止预应力损失。

4.4土钉墙

（1） 自然放坡段选用土钉墙支护，选用注浆型钢筋土钉，土钉墙上布设截水墙。

（2） 土钉墙应分层开挖，并分层布设土钉。

（3） 土钉布设加强钢筋保证土钉与地面层的可靠连接。

（4） 以P·O 42.5水泥为注浆原材料，配制M15等级水泥砂浆，施工过程中需严格控制压力值，以确保混凝土的密实性和强度。此外，钢筋的规格及间距也必须符合设计标准，以提高结构的稳定性和安全性。

4.5 降水

（1）利用管井降水的施工方法，总共有128眼降水井，它们都被安排在基坑的底部；

（2）井管设计采用的是直径325mm（壁厚3mm）的螺旋钢管，其孔道直径至少为600mm；

（3） 基坑四周设置排水沟，将汇入基坑的雨水、地下室等集中抽排出场地，集水井尺寸为700*700*1000。

（4）在进行基坑挖掘之前，必须先进行降水处理，以确保在土方挖掘过程中不会涉及到降水的相关作业，同时，基坑的地下水位应被限制在基坑底部的1m以下；

（5） 在基坑的底部设计了盲沟，并与降水井进行了连接，从而构建了一个稳固的排水系统；在基坑的外部设置了截水沟，以确保地面的积水能够及时被排放。

5 基坑监测及支护效果

5.1 基坑监测

在基坑的建设过程中，我们应该在坡顶设置合适的观测点，并确保观测点之间的距离为15m，总共需要设置65个观测点，同时路面的布局也应根据实际情况来决定。监测的范围包括了支撑结构以及其周边的环境。

5.2 监测数据

（1）在沉降监测方面，坡顶的最大沉降量达到了2.16mm，而附近道路的最大沉降量为1.59mm，这些监测数据均在规定的范围之内。

（2）关于位移的监测：坡顶的最大移动距离为3在14mm的范围内，周边道路的最大移动距离为2.23mm，这一数据已经被监测到在规定范围内。

经现场监测结果显示，基坑支护过程中的基坑位移及沉降值均处于限值范围内。

６结论

详细分析上述工程案例，就钻孔灌注桩联合扩大头锚索土钉墙支护体系,在深基坑支护施工中的应用得到以下几点结论：

（1） 做好施工现场土质及周围环境勘察，根据施工项目实际情况制定针对性的支护施工方案；

（2） 先开展扩大头锚索试验，为后续的大规模应用提供参数校正参考；

（3） 提高施工现场监测信息化水平，根据现场监测值动态调整施工方案，提高深基坑支护的安全性和可靠性；

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