喷锚加深层搅拌桩支护技术的应用

华敏

摘要：喷锚加深搅桩支护是一种将喷锚支护和深搅止水帷幕结合在一起的支护方式，是一种有效的基坑支护技术，在深基坑工程中被广泛应用。本文结合工程实例，介绍了帷幕搅拌桩加喷锚支护技术在深基坑工程中的应用，对基坑支护方案的选择以及基坑的施工进行了详细的介绍，旨在为类似工程提供参考借鉴。

关键词：深基坑工程；喷锚支护；搅拌桩

随着我国建筑行业的快速发展，深基坑在建筑工程中的应用越来越广泛，研究其支护技术具有重要的现实意义。帷幕搅拌桩加喷锚支护技术是深基坑工程施工中一种有效的支护型式，能够在基坑开挖过程中起到提高土体抗剪强度、增强基坑整体稳定性、限制和减小土体变形的作用。基于此，笔者对帷幕搅拌桩加喷锚支护技术在深基坑工程中的应用进行了介绍。

1基坑概述

1.1工程概况

某建筑项目的总面积为58060.5平方米，其中地下室2层每层12160.5平方米。地下室2层为现浇框架—剪力墙结构建筑物，工程现场自然地面标高约为-0.80m，地下室基坑开挖深度为9.0米，东北角部分基坑实际开挖深10.40米。工程设计采用人工挖孔桩与天然基础联合的方式作为建筑物的基础。

1.2场地地震概况

根据工程勘察报告，该场地地层主要由人工堆积杂填土、冲积成因的粉质粘土、粉土、淤泥质土、粉细砂及中粗砂、砾砂、淤泥、泥炭残积成因的粗砂、粉土以及泥岩组成。各层土质具体描述如下：

第四系：厚度6.20～18.60m。自上而下分为7层：

（1）杂填土：厚0.90～3.20m。进行标准贯入试验2次，校正击数平均值N=3.9击，fk=80kPa。

（2）粉质粘土、粉土（Qal）：顶板埋深1.10～2.60m，校正击数N=3.8击。

（3）淤泥质粉质粘土、淤泥（Qal）：顶板埋深0.90～3.20m，厚0～2.50m。共进行标准贯入试验3次，校正击数平均值N=2.8击。

（4）粉细砂、粉土（Qal）：顶板埋深2.30～4.10m，厚2.00～6.30m。校正击数N一般在1.8～13.7击，平均值6.9击。

（5）淤泥质粉土、淤泥质粉质粘土、淤泥（Qal）：顶板埋深5.40～10.20m。共进行标准贯入8次，校正击数平均值N=1.7击。

（6）粉质粘土（Qal）：顶板埋深5.80～9.00m，N=1.7～5.3击。

（7）粗砂、砾砂（Qal）：顶板埋深8.20～15.40m。

（8）残积粉质粘土（Qal）：顶板埋深6.00～16.50m。残积土层厚度变化较大，厚0～7.15m。校正击数N一般在4.2～36击之间。

第三系：顶板埋深6.20～18.60m。钻厚11.30～39.70m。

（9）强风化带：顶板埋深6.30～18.60m。岩性以泥质粉砂岩为主，局部为泥岩。紫红色，胶结程度差，一般含水量高，岩质软硬变化大，呈坚硬土—半岩半土—坚硬碎块状。

（10）中风化带：顶板埋深7.40～25.10m。岩性以泥质粉砂岩为主，局部见粉砂岩、粗砂岩及砾岩等，紫红色，胶结程度较好，岩芯一般完整，局部稍破碎，岩质软硬—坚硬，夹多层强风化夹层。进行标贯试验3次，校正击数平均值N=32.6击。

（11）微风化带：顶板埋深13.40～44.20m。

综合分析地质情况，各向地层简述如下：①东向：杂填土→粉细砂→粘土→残积粉质粘土→泥质粉砂岩（埋深变化较多），强风化泥岩顶板埋深为9～16m。②南向：杂填土→淤泥质土→淤泥、淤泥质土（埋深较深，厚度大。流塑—软塑）→浇薄的粗砂层→残积粉质粘土→泥质粉砂岩。③西向：对于基坑支护，靠近北向地质情况较好，靠南向则地质情况较差，西南角部存在8m左右厚的流塑、软塑土层。④北向：杂填土→粉细砂→残积粉质粘土→泥质粉砂岩，基岩埋深较浅，强风化泥岩顶板埋深一般为9～11m。

场地地下水属潜水，水量丰富，主要含水层为粉细砂层，透水性强，地下稳定水位为-0.6～-1.4m之间，地下水位较浅。

2基坑支护方案的选择

2.1支护方案的比选

该工程基坑施工有如下要求：①工期要求紧迫。②严格控制工程造价。③该场地位置比较空旷，对坑壁变形要求不高，但在邻近基坑四周均设计有预制桩独立基础，且地下室周边距柱下独立桩基础仅4.8m，基坑放坡角度不能超限为了保证基坑开挖与桩基础能同时施工，坑壁要尽可能直立。④据地质报告显示，地下水位较浅，含水层水量丰富，因此地下室基坑降水、支护、开挖必须同步兼顾协调考虑。

以上工程实况是选择支护方案的基本前提，因此寻求技术上合理、可行，经济可接受，工期上能满足要求的支护方案成为所追求的目标。

根据该工程的地质条件以及现场的情况，结合当地地下水室基坑的施工经验，该基坑开挖可采用搅拌桩止水加灌注桩门式刚架支护方案、钢板桩支护方案及搅拌桩止水加喷锚联合支护方案等。

2.1.1灌注桩门式刚架支护方案

优点在于位移少，稳定性较好，但缺点较为突出：工期长，造价高。因地下室周长较大，用作支护的灌注桩数量多，加上桩的混凝土冠梁与连系梁，工程造价偏大。且施工灌注桩时不能进行土方开挖，势必造成工程工期延长。

2.1.2钢板桩支护方案

优点在于施工工艺简便、快捷、强度高、阻水效果好等特点，但对设备要求较高，一次投入钢材多，工程造价偏大。

2.1.3喷锚联合支护方案

优点在于工艺成熟、简单、造价低，而且边开挖边做支护，可大大加快施工速度，缩短工期。该方式的缺点在于位移较大，而且在砂层较厚的地方不宜成孔，会引起砂土的流失，但上述缺点可通过改进施工工艺，优化设计方案等来控制。

根据本工程的实际情况，周边无重要的建筑物和管线，对位移控制要求不是特别严格，而且建设单位要求的工期紧。综合多方面考虑，采用搅拌桩止水加喷锚支护的方案是安全可行的，经济合理的。

2.2支护方案的细化

根据本工程占地面积大，周长较长，地质变化不均匀，场地阔窄不一的实际情况，对基坑各向支护分别按具体情况进行锚杆设计，具体如下所述。

2.2.1止水

根据地质资料显示，该场区砂层较厚，地下水丰富且渗透性好，止水帷幕的质量好坏直接影响基坑开挖顺利与否。本工程采用双排搅拌桩作止水帷幕，搅拌桩桩径为600mm，桩间搭接300mm，排间搭接200mm，两排桩桩心错开1/2d，桩尖进入残积粉质粘土层500mm。地下水采用井点降水，共设40个ø550mm的降水井。

2.2.2各向支护方式

东、南、西向：均具备较阔的场地，采用先放一级坡再垂直下挖的方式进行。用1：1放坡至2.5m，留设-2.5m的操作平台，由上而下共设6道或7道锚杆，其中，第三、五道锚杆为预应力锚杆。

北向：不具各放坡条件，垂直下挖，设7道锚杆，其中第三、五道为预应力锚杆。

3基坑的施工

工程的特征之一是工期紧，而且建设单位要求尽量节省造价，经过反复研究和比较，决定施工顺序为：深层搅拌桩止水帷幕施工→土方分层分段开挖→喷锚支护→挖至土方平衡面→桩基础施工→土方继续开挖至设计标高→喷锚支护。

各工序的施工工艺及质量控制简述如下。

3.1深层搅拌桩施工

施工前，严格按设计方案进行搅拌桩定位，每隔5根桩以及转角位采用竹片定位。

主要技术参数：桩径为600mm，桩间搭接300mm，排间搭接200mm，两排桩中错开300mm。桩长以桩尖进入残积土层500mm以上。水泥掺入量为15%，水灰比为0.45～0.5，送浆压力为0.4～0.5MPa，搅拌提升速度≤1m/min，桩身垂直度控制在1%以内。

施工工艺：采用控制水泥总量，反复少量多次喷浆的工艺，保证四喷四搅。由于本场区淤泥层厚，为保证成桩质量，搅制浆液时可适量掺加泥粉，以增加浆液浓度，增强其在淤泥层中的粘结力。另外，由于相对隔水层—残积粉质粘土层的埋深变化较大，桩长的变化除根据地质资料调整外，还应考虑桩机的工作电流的变化调整，确保桩尖进行残积粘土层500mm。另外，施工过程中常检测桩的垂直度，常检查钻头的磨损情况，确保桩的垂直度及桩径。搅制浆液时适当添加早强剂，以加快桩身早期强度的增长。

3.2降水井的施工

采用井点降水，在基坑四周以及中间布置40个ø550mm的降水井排水。降水井采用工程钻机成孔，安放钢筋笼外包砂网。由于场地的东南及东北角在-14m左右有一层粗砂及砾砂层，为防止挖孔桩施工时出现流砂、涌砂现象，该位置的降水井深至18m，其余为8～10m不等。另外，在基坑的外围设6个观测井，为基坑土方开挖观测水位变化提供依据。在整个施工过程中落实专人负责抽水，保证不间断抽水。

3.3土方开挖及支护

3.3.1土方开挖

为确保喷锚支护施工的各开挖层段的整体稳定性，土方分层分段跳挖，每段开挖宽度为15～20m，充分利用未开挖土体的压力达到保持喷锚支护整体稳定的目的。土方开挖时，严格控制分层开挖的深度，应尽量减少锚杆施工的超挖深度。

3.3.2锚杆施工

成孔：采用工程钻孔程孔，钻迸过程中应尽量减少对孔壁土层的扰动，以防止孔壁坍塌。同时采用泥浆护壁成孔，成孔直径、角度及深度必须符合设计要求。由于本场地砂层较厚，在该土层成孔时利用稻草和麻袋等来防止砂土的流失，避免了大量砂土流失而引起较大的沉降或位移。

下锚：锚杆成孔，轻孔后，将预制好的钢筋锚杆顺直插入入孔内，注浆管绑扎在锚杆上连同插入孔底250～500mm处。预应力锚杆外段留3m自由段。如果下锚插入深度达不到成孔深度，说明孔壁已坍塌，应重新进行扫孔下锚。

对于砂层太厚无法成孔的局部位置，改用钢管锚杆代替钢筋锚杆体。注浆：注浆前应先进行清孔，排出孔内沉渣，采用一次常压全孔注浆法进行注浆。浆液采用32.5普通硅酸盐水泥配制，掺入水泥重0.03%的三乙醇胺作为速凝剂，水灰比为0.45，注浆压力为0.5～1MPa，注浆开始或中途停止超过30min时，应用稀水泥浆润滑注浆泵及管道；孔口部位设置止浆塞及排水管，注浆管逐步向外拔至孔口，等排气管停止排气且孔口溢出水泥浆时停止注浆。注浆液随拌随用，做好详细的注浆记录。

为防止孔壁坍塌，注浆应在锚杆成孔后即时进行，以确保注浆效果。在砂层较厚容易塌孔的层段，可采用二次注浆的施工方法，即入锚时同时放入2根注浆管，当第一次注浆完毕待浆液初凝后，再进行二次注浆，以确保锚杆的抗拉能力，增加基坑支护的安全。

事实证明，通过预应力锚杆的预应力以及二次注浆等施工方法，有效地控制了基坑的位移。整个基坑施工过程中，周边的沉降位移均不大，并未影响到周边的建筑物以及管线。虽然施工中也局部出现砂土流失引起的开裂和空洞等现象，但通过回填以及注浆等方法，有效地控制了上述不良现象，并未影响到周边的安全。

连系梁：在第三排和第五排预应力锚杆处设置两道连系梁，采用20槽钢，使得施工方便快捷。槽钢连系梁必须紧贴喷砼面，必须通长连接，确保预应力锚杆张拉后整体受力，以加强基坑支护的整体稳定性。

挂网喷砼：钢筋采用ø15mm，加强筋采用ø16mm，

钢筋网在开挖面修好后立即铺设，并通过加强筋将钢筋网与锚杆体利用锁定板焊接牢固。喷射细石混凝土应分层自上而下进行，后一层应在前一层混凝土终凝后进行喷射。喷射时应将骨料充分搅拌，控制好水灰比。混凝土强度为C20，碎石粒径不大于10mm，配合比为水泥：砂：石=1：1：2。

4基坑支护观测

4.1地下水位观测

通过基坑外的观测井，每天专人用钢尺丈量水位的变化，做好记录，并描绘水位变化曲线。

4.2水平位移观测

在基坑的周边每隔10～15m设置观测点，由专人用经纬仪监测支护结构的水平位移变化，每天不少于一次。并做好详细记录，描绘位移曲线。该工程施工至±0.00时，最大水位平位移为3.5mm。

4.3沉降观测

测点布置在周边路面以及民房等永久建筑物上，每天由专人用水准仪及目测方法进行测量，做好记录并描绘沉降曲线。整个施工过程中只有西面局部位置在锚杆成孔时流砂严重，导致一个观测点沉降量为3.8cm，后经灌砂及注浆等处理，沉降很快得到控制，没有继续发展。

5结语

综上所述，帷幕搅拌桩加喷锚支护技术具有施工快速、工艺简单、适合各种施工场地、造价低等优点。在深基坑工程施工时，要结合工程的实际情况，选择合理的支护型式进行施工，确保深基坑支护的安全及经济。本工程采用帷幕搅拌桩加喷锚支护技术，观测结果表明该方案安全可行，可在类似工程中推广应用。

参考文献：

[1]唐波.深基坑支护施工技术在土建基础施工中的应用[J].中国高新技术企业.2016（06）

[2]汤浩.深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用探讨[J].现代装饰（理论）.2015（11）