地下室喷锚基坑支护技术施工研究论文
时间：2021-08-31【摘要】随着建筑工程的增多，建筑企业要向在积累的市场竞争中占据先机，则需要对施工技术不断进行优化，保证施工质量与设计要求相符。在基坑施工中，要确保支护的稳固与安全。喷锚支护技术是当前基坑支护中比较常用的一种施工技术，该支护形式成本较低、适用性强，稳固性与可靠性较高。本文主要结合某地下室基坑施工中对喷锚支护技术的应用进行分析，探讨喷锚基坑支护施工技术对地下室施工质量、进度、成本及安全因素的影响。
【关键词】地下室；深基坑；喷锚支护；施工技术
城市化进程的加快促进了城市经济的发展，为了解决城市人口压力，建筑也朝着深层化、高层化的方向发展，大量地下工程、地下室在城市建筑中出现，也因此促使了深基坑支护技术的发展，在诸多深基坑支护施工技术中，喷锚支护技术以其良好的应用优势，受到施工技术人员的推崇。本文结合某地下室深基坑施工中对喷锚支护施工技术的应用情况进行分析和研究。
1工程概况
该工程建筑面积42万m2，包含二期和三期两部分，其中地下室一层均为混凝土结构，二期地下室面积1.1万m2，三期地下室面积0.9万m2，二期和三期地下室之间有市政道路，宽度为16m，基坑开挖实际深度为5.5~6.4m，场地自然地坪高度-0.8m。工程所在地土层从上到下分别为：①素填土层。结构松散、欠压实，主要为新近回填沙土；②中砂层。深度-2~-16m，为轻微液化土层，承载力低，较为松散；③细砂层。承载力较高，为中密状态；④卵石层。厚度大，强度高，层面分布温度，处于中密状态。施工现场地下水主要为空隙潜水，地下水侧向补给影响较大，基坑范围内主要为潜水地下水，初见水位标高-4~-4.95m，基坑开挖后不存在地下水突涌现象，但基坑开挖受场地内地下水的影响仍然比较大。
2基坑支护施工方案选择
该工程基坑主要位于②中砂层内，基坑开挖深度比较大，进行基坑支护设计时，地质勘查报告描述的参数建议值如表1所示。施工开始阶段，基坑支护方案设计蚕蛹排桩支护结构。该支护结构技术也比较成熟，施工安全性与可靠性均比较高，对周围建筑影响较小，适合在狭小施工场地中应用，但是，由于该支护结构的施工成本比较高，并且需要较长的养护时间，而该项目工期非常紧，最终决定放弃该支护方案。通过再次对施工场地进行勘察，由于施工场地对支护方式没有其它特殊的要求，经反复论证研究，最终选择喷锚支护方式，采用深井井点降水方案。喷锚支护施工技术也非常成熟，且该支护方案的成本较低，施工操作简单，有效的缩短的施工工期，不足之处在于该支护方式开挖面比较大，施工时变形量较大，因此在施工过程中需要加强对基坑的监测，对施工信息要及时进行反馈，才能确保基坑支护施工安全进行。
3喷锚支护施工原理及特点
3.1基坑喷锚支护施工原理目前，国内外诸多基坑支护施工中都会选择喷锚支护施工技术，是将断裂面外土体与锚杆连成一个整体，然后通过锚头、横梁及托架与建筑物连成一个整体受力体，对水压力与土压力主动承受，主要利用的是土层的'锚固力，实现对土体的稳固性维持。锚杆探入土体内部的深度较大，对土体有主动支护的作用，并且和土体联合产生作用对周围土的强度进行提升，达到保护的目的。锚杆与喷层内应力分布在钢筋网的作用下均匀分布，使支护体系的整体稳定性提高。3.2喷锚支护的特点土层的性质对锚杆抗拔承载力有直接的影响作用，随着土层力学强度、性能的增加，承载力也逐渐增加，随着土层力学强度的增加，土体单位面积上荷载的变形量逐渐降低。因此，在砂土层与砂性土中锚杆锚固支护方式比较适合，并且锚固力可采用多节扩孔锚杆及扩孔锚杆进行加强，锚杆的抗拔力受灌浆压力直接影响。如果土体性质为砂性土体，如果将灌浆压力加大，则水泥浆能够较好的深入到周围的土层中，土层与锚固体之间的摩擦力就会增大，从而使锚杆的抗拔力加强。
4确定锚杆承载力
该工程中，对锚杆承载力采用抗拔试验进行确定，在对该工程一期基坑支护经验进行总结的基础上，本工程采用准48型锚管作为锚杆类型，该锚管长度6m，壁厚3mm，倾角10°，在锚管上布置有孔眼，在锚管入土的一侧管端焊接准89锥形扩大头，这样就能够在灌浆压力足够的情况下，使锚管周围摩擦面增大，摩擦阻力也随之增加。灌浆压力设定为0.4~0.6MPa，锚管的极限抗拔力通过抗拔试验确定为270kN。砂浆面与锚杆土层单位面积机械摩擦力受灌浆材料、土层物理力学性质、埋置深度、灌浆压力、锚杆类型、地下水、灌浆工艺等诸多因素影响。根据土层的抗剪强度，对有效锚固长度（Le）可进行计算：Le=To/Π/D/ty式中，To表示锚杆设计拉力，单位kN，由现场试验确定；D表示锚杆钻孔直径，单位cm；ty表示锚固段周边抗剪强度，单位MPa。
5喷锚支护断面构造
上文已经将锚管的形式进行介绍，具体如图1所示。通过综合布置与计算，锚管长度设计为4.5~8.0m，垂直间距1.5m，水平间距2.0m，倾角10°，用2准16加强筋对水平锚末端面进行连接，使其成为一个整体，锚管上布置孔眼，剖面结构如图2所示。面层钢筋网覆盖至0.5m，用锚钉直接固定于坡面，最后用C20混凝土进行喷射固定，厚度为100mm。
6施工步骤
进行基坑喷锚支护施工时，按照以下施工步骤进行施工：土方开挖、修坡、喷射首层混凝土（厚度>30mm）、钻机打孔、锚杆制作与安装、接网及焊接、复喷混凝土、压力灌浆、养护、抗拔实验。①土方开挖。进行土方开挖的时候，按照分层分段开挖的方式进行性，从周边开始逐渐向中间开挖，开挖的进度要控制好，确保锚杆注浆与喷射混凝土施工时间充分，与锚喷支护施工进度安排结合在一起进行开挖，开挖每一层的厚度以锚管为标准，设置在锚管下0.3m左右，锚固位置开挖好以后要马上进行喷锚支护。进行下一层开挖的时候，要确保上层喷射混凝土及水泥砂浆的强度达到一定程度的时候再进行，通常情况下至少间隔48h，防止下层开挖对上层带来影响。②修坡。修坡主要根据施工设计要求急性，对坡面的虚土要完全清除。③初喷。初喷即对第一层混凝土进行喷射，通常将厚度控制在30mm以上，混凝土主要由水泥、砂及细石构成，三者比重为1：2：2，水灰比为0.5，石子粒径为5~10mm碎石，制作混凝土时加入4%的速凝剂。④成孔。采用冲击式钻孔机现场成孔，锚固质量与成孔质量有直接的关系，确保成孔不松动、不塌陷，孔壁垂直。成孔过程中，严禁使用润土泥浆护壁，避免孔壁出现泥皮，造成灌浆无法深入周围土体，造成锚杆承载力下降。⑤锚管制作与安装。锚管壁厚3mm，准48焊接钢管，在锚管上间隔300mm开设大小为准6的出浆孔，用准89椎管焊接于锚管入土端，作为扩大头。用3准16钢筋对锚管进行搭接焊接，在焊接的过程中，垂直度要严格控制。⑥压力灌浆。用水泥净浆注浆，采用全长浆法，水泥掺入0.05%的早强剂，水灰比0.5，压力0.4~0.6MPa。⑦钢筋网布设。铺设准钢筋网，钢筋网连接采用点焊方式，采用准16钢筋作为骨架加强筋，间距与锚管间距、锚管管头及骨架钢筋之间连接中L型钢筋焊接。⑧复喷与养护。与初喷混凝土相同，厚度70mm，保证整体厚度大于100mm，复喷完成后2h浇水养护，养护时间不低于3d。⑨抗拔试验。对支护进行验收之前，要在施工现场进行锚杆抗拔试验，选择具有代表性的土层。试验结果只要达到设计要求，则可经过多方确认后签字，同意验收。⑩经过基坑监测，结果显示基坑沉降量、坡顶位移量及支护结构位移量均符合设计要求，表明锚喷支护施工技术在该工程中的应用效果非常理想。
7结束语
在对基坑支护类型进行选择的时候，需要考虑的因素比较多，主要包含施工成本、施工进度、安全因素等，同时还应该结合施工现场大小、位置、地质条件等因素，综合进行考虑。采用锚喷支护施工方法，成本较低，且开挖方便，施工简单，可有效缩短施工工期，确保了施工按时保质完成。
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