土釘噴錨在深基坑圍護施工中的應用

劉璐

浙江省嘉興東方鋼簾線有限公司管理部 郵編314003

土釘噴錨在深基坑圍護施工中的應用

劉璐

浙江省嘉興東方鋼簾線有限公司管理部 郵編314003

本文通過對“大連實德高新技術產業園2#廠房水池、水泵房工程”中深基坑土釘噴錨圍護的施工，對土釘噴錨圍護施工的過程、施工方法進行闡述，對土釘噴錨在深基坑圍護中的應用提供一些參考的實際施工經驗。

工程概況；地質條件；基坑；土釘噴錨；監測應急

一、工程概況

1、基坑概況

水泵房位于擠出車間44～46/B～D軸的位置，其東面是1000立方米水池。水泵房與水池的軸線距離為2500mm，為此決定同時開挖。水泵房、水池基坑呈T形，長約55m，寬約52m，自然地面相對標高為-0.30m，基坑開挖深度考慮到地梁墊層底標高為-6.05m，基坑開挖較深，大面積開挖深度為5.75m。

2、周邊環境

水泵房與水池的基坑位于廠房擠出車間的東面，擠出車間的基礎從西面延伸到水泵房，剛好落在水泵房的側壁上，考慮到開挖放坡要求，此段的基礎等基坑回填后再施工。基坑的北面是已修建到結構兩層的混料車間，離基坑開挖底邊線7m的垂直距離。基坑的東面、南面均為道路，臨時路基且距基坑約有10m左右，因此基坑的開挖放坡面足夠，對路基的影響也不會很大。具體位置詳見基坑圍護平面圖（附圖1）。

3、地質條件

3.1、地質條件

根據西北綜合勘察研究設計院提供的工程地質勘察報告，地質資料顯示，標高-10m以上為灰色粉質黏土，褐黃色粉質黏土，能滿足土釘圍護施工要求。

3.2、地下水狀況

經勘察查明，地下水類型主要為淺部潛水，受大氣降水補給，地下水埋深在0.45～1.85m之間，地下水對混凝土無侵蝕性。

4、圍護結構要求

根據以上基坑的概況、周邊環境和工程的地質條件，本工程決定采用單一的土釘墻噴錨圍護結構。

具體位置詳見基坑圍護剖面圖（附圖2）。

5、施工要求

5.1、人工配合機械開挖，按設計坡度進行放坡開挖。

5.2、土釘設置

采用錨管式土釘，鋼管為φ48×3.5，管頭部封閉，管身設置注漿孔。土釘下傾角100、150，豎向間距0.6～1.2m，水平間距1.2m。土釘長度、鎖定及設置詳見附圖2、3。

注漿采用純水泥漿，注漿壓力保持在0.5～0.7MPa，水泥漿水灰比為0.5。

5.3、混凝土面層

鋼筋網為φ6.5@200雙向，骨架鋼筋為φ12橫向連接；采用C20噴射混凝土了，混凝土面層厚80mm，配合比為水泥：石子：砂=1:2:2（重量比），石子粒徑5～10mm。

6、工期與質量要求

基坑土釘墻圍護工程施工計劃工期45天。工程質量應確保圍護工程結構可靠，基坑邊線與底標高應符合設計要求和規范規定，預留工作面應滿足土建工程施工需要。

二、施工準備

1、組織準備

（1）成立項目經理部，建立項目管理機構。

（2）選擇技術骨干，組織勞務隊及時進場。

2、技術準備

（1）根據施工圖、地質報告、合同，在開工前完成施工組織設計的編制工作。

（2）認真進行圖紙會審，與業主履行必要的圍護平面圖的審核手續。項目經理應組織技術人員、施工人員，由工程師進行技術交底、施工組織設計交底和施工承包合同交底，進行質量、安全和文明施工教育。

（3）及時進行必要的材料試驗。

3、現場準備

（1）平整作業場地和臨設場地，接通電源、水源。

（2）排水系統設置：基坑四周支護范圍內的地表應加以修整，構筑排水土溝，并在靠近坡頂寬1m的地面可適當墊高，里高外低，便于徑流遠離基坑。

（3）放線：與甲方履行正規的測量基準點資料和樁點的交接手續，設置測量控制點，測定圍護邊線與樁位。控制點應不受施工影響。

（4）摸清施工障礙物，尤其要摸清地下施工障礙物，以便采取措施，防止發生施工事故。

4、物資準備

（1）落實并組織施工機具進場。

（2）組織貨源，按施工進度要求及時進料。

三、施工順序

本工程應按如下順序組織施工：

（1）按平面圖放線。

（2）逐層開挖土釘作業面，逐層施工土釘，相繼噴射混凝土面層。

（3）挖除中心島并同步施工基坑墊層、承臺磚模。

四、土釘噴錨施工

（一）、施工流程

開挖工作面，隨即進行工作面修整→設置臨時排水系統（在開挖和設置土釘過程中穿插施工）→設置土釘→鋪設、固定鋼筋網→噴射混凝土面層→注漿。

土釘施工時先施工道口處土釘，同時另設一個6～8m的汽車臨時通道，待道口處土釘墻施工完畢回填后作為汽車的運土的正式通道。

（二）、土釘噴錨施工方法

1、土方開挖

（1）開挖順序

工作面開挖應遵循下列原則：

1）分層分段開挖，每段長度6～10m，有建筑物處每段控制在3～4m。

2）先開挖道口工作面，待道口土釘完成后再開挖其余部分的工作面。

（2）分層開挖

第一層：開挖至-2.5m，按1:0.33、1:0.6放坡,坡頂尺寸見附圖1。

第二層：開挖至-4.25m，按1:0.6放坡,坡頂尺寸見附圖1。

第三層：開挖至-6.00m，按1:0.6放坡,坡頂尺寸見附圖1。

第二層坡頂留有1.5m的馬道。

1）土方開挖應與設置土釘相協調，應按設計規定的分層開挖深度（即土釘豎向距離）和設置土釘的施工順序分段進行。

2）為確保工程質量，上層作業面的土釘與混凝土面層未完成不得進行下一層深度的基坑開挖。最后一層土釘完工并初凝至質量驗收后方可進行中心島的開挖。

3）修坡邊

采取任何開挖手段開挖，嚴禁邊壁超挖或松動邊壁土體。基坑邊壁得用鏟鍬人工切削修坡，保證邊壁平整并符合規定的坡度。

4）邊壁土體暴露時間不得超過規定時限。對于自穩能力差的土體如高含水量的黏性土和無天然黏結力的砂土應立即進行支護。

2、施工排水

為方便施工、保證基坑安全，應采用臨時排水措施排除地表水和基坑作業面積水。排水措施包括地表排水，支護內部排水，以及基坑排水，以避免土體處于飽和狀態并減輕作用于面層上的靜水壓力。

（1）地表排水：在基坑外邊1000mm設置500mm寬排水土溝，使雨水往基坑外流入排水溝內排走。

（2）支護內部排水：在支護面層背部應插入長度為40～60cm、直徑不小于4cm的排水管，以便將噴射混凝土面層后的積水排出。

（3）基坑排水：為了排除集積在工作面的滲水和雨水，可在土釘工作面內設置臨時排水溝和集水坑，排水溝要離開邊壁0.5m，截面不應過大為200mm寬，沿基坑底周圈布置，在基坑角點設400×400集水坑深500mm，將排水溝的積水匯入坑內，并利用設計在西南端設置的1500×2000大集水井深1900mm，作為積水匯集點，坑、井內有積水時應及時抽出，此排水溝在做完最后一排土釘后，由土建單位做墊層時一起施工。

3、土釘設置

錨管土釘應按如下方法施工：

（1）孔位定位

土釘施工前，應先了解地下管線的分布情況，以便在土釘施打過程中避開管線。如在施工中錨管端部一旦碰到鄰近建筑物的樁基時，應相應調整土釘位置和角度。

（2）錨管制作

1）錨管按設計長度下料后，錨入端應做成錐形銳角（詳見附圖3），并將縫隙焊死，防止錨進土層時泥水進入錨管。當錨管桿休需要加長時，接頭采用閃光對焊焊接（詳見附圖3）。

2）錨管注漿孔按雙向每隔0.6m設置，錨管離基坑邊壁2.5m內不設注漿孔，注漿孔直徑為5～10mm。所有注漿孔面積總和不宜超過錨管口徑面積的30%。

3）在注漿孔處宜用鋼板焊上倒刺（詳見附圖3），規格L80mm×35mm，防止鋼管錨入時泥土堵住注漿孔。

（3）錨入錨管

使用手持式沖擊錘將錨管錨入土體，施工時應控制其定位和傾角誤差在設計要求和規范規定的允許范圍內。錨管置入后應即注漿并及時封閉，防止水土流失妨礙土體穩定。

（4）錨管頭部的焊接

錨管土釘設置后，應將錨管頭部、襯墊、聯系鋼筋、鋼筋網片用電焊相互焊牢（詳見附圖3），并及時噴射混凝土面層。

4、木樁設置

設置二排木樁，樁長6m，樁距600mm，排距800mm，梢徑不小于100mm。

5、噴射混凝土面層

（1）網片制作

按設計要求制作鋼筋網片，網片采用綁扎制作，網格允許偏差為±10mm。制作網片時，相鄰兩網筋接頭應錯開0.3m以上。

（2）網片鋪設

網片應牢固地固定在邊壁上，不應出現晃動。網片鋪設時每邊綁扎的搭接長度應不小于30cm。

（3）混凝土原料應符合質量要求

水泥：混凝土面層應使用符合要求的水泥，一般使用32.5級普通硅酸鹽水泥。

砂料：使用中粗砂。

外加劑：為使噴射混凝土的初凝時間小于10min、終凝時間小于30min，可摻加3%的速凝劑（重量比）。

水：使用飲用的自來水，不得使用污水或pH值小于4的酸性水。

（4）應嚴格控制混凝土配比

嚴格按實驗室出具的混凝土配合比通知單的配比制作混凝土。

（5）機具設置

為確保面層混凝土的噴射質量，按如下要求選擇專用機具設備：

1）混凝土噴射機：噴射機的能力為3m3/h，輸送最大料徑為25mm，輸料水平與垂直距離應滿足施工需要，水平小于100m。

2）空壓機：風量12m3/min。

3）輸料管：承受1MPa的壓力，并有良好的耐磨性能。

4）供水設備：保證噴頭處的水壓力達到0.20MPa。

5）在噴射混凝土前，應對上述機具設備及風、水、電路進行檢查并進行試運轉。

（6）噴射混凝土操作技術要求

噴射混凝土采用干噴法并應分片按自下而上的順序進行，噴頭與受噴面的距離宜控制在0.8～1.0m的范圍內，射流應垂直指向噴射面。在土釘部位應從邊壁開始噴射，防止出現空隙，可一次性噴射完成。在繼續進行下步噴射混凝土時，應清除施工縫接合面上的浮漿層和松散碎屑，并噴水使接合面潮濕。

（7）噴射厚度應大于80mm。

6、注漿

（1）可采用低壓（0.5～0.7MPa）方法注漿填孔，采用M15水泥砂漿。壓力注漿時，為防止孔口漏漿，應在孔口部設置止漿塞，注滿后立即封堵孔口。

（2）水泥漿的水灰比宜為0.5，并應加入1.8%的水玻璃（水泥比），以促進早凝和控制泌水。注漿的水泥用量每米錨管不小于20Kg，或以錨管周邊土體溢漿為止。

（3）注漿的漿體經攪拌均勻后立即使用。開始注漿前、中途停頓或作業完畢后，必須用水沖洗管路。

7、中心島開挖

本工程基坑開挖深度深，場地狹小，為確保圍護結構安全，必須嚴格按施工組織設計的有關規定，及時開挖，按時完成。

由于本基坑開挖深度深，現有開挖機具不能一次開挖到底，所以采用液壓反鏟挖掘機分兩層開挖，機械開挖至底板墊層標高以上0.3m，人工配合機械施工，隨時清理機械施工預留土方，一次達到設計標高。

基坑內工程樁密布，一旦妨礙土釘施工時，應根據土釘施工的計劃安排隨時鑿除樁頭。中心島開挖時，亦應隨時鑿除坑頭樁頭。

基坑暴露后，應在最短時間內完成墊層、承臺磚模和底板混凝土施工。對于確保圍護工程安全至關重要。因此要求應密切配合，一旦具備了作墊層的施工條件，應隨時不間斷的晝夜施工墊層，并應在基坑開挖工程完工2～3 天內完成全部墊層工程施工。

五、土釘抗拉拔試驗

土釘支護施工必須進行土釘的現場抗拉拔試驗，應在專門設置的非工作釘上進行抗拔試驗直至達到土釘抗拔力設計值，用來確定是否滿足設計要求。

土釘施工數量取施工土釘總數的1%，最少不得少于3根。

土釘的錨固力不應小于25KN/m，桿體極限抗拉力不宜小于120KN，經試驗：三根土釘當力加載到250KN后土釘的（拔出）位移均無超過2mm。

六、施工監測及應急措施

為確保施工安全和基坑開挖的順利進行，從圍護工程開始施工至水池、水泵房底板完工，應進行全過程的施工監測，以便及時掌握施工全過程圍護結構、周圍土體的受力與變形情況，及時掌握基坑開挖對周圍環境，尤其對建筑物、道路的影響程度，以便在監測信息指導下，及時采取有效措施、調整施工方案，避免基坑開挖的重大事故發生，減少事故帶來的經濟損失和社會影響。

（一）監測內容

土釘圍護的施工監測應包括如下內容：

（1）圍護體的位移及沉降；

（2）地表開裂狀態及周圍環境變形；

（3）基坑滲漏和危及支護安全的水害來源。

（4）基坑底部土體有無隆起，圍護外側土體有無下沉。

（二）監測點的設置

（1）監測點、后視點、水準基點應設置在基坑施工影響范圍外。

（2）沉降和位移監測點應設在基坑邊壁和基坑底部，間距不宜大于30m。

（3）地表開裂，宜采用標記法進行觀察和比較，有裂縫時，先測量其寬度并做好記錄，然后用水泥漿灌實抹平，必要時可拍照留存。

（三）監測次數及方法

（1）在基坑開挖期間，每天監測次數一次為宜，當位移出現發展趨勢或接近預警值時，應加大監測的頻率。

（2）水池、水泵房底板完工后可減少監測次數，水池、水泵房側墻完工后停止監測。

（3）位移觀測用Et-02 電子經緯儀，沉降觀測用精密水準儀，精度為標準二等水準。

（四）監測數據處理及反饋監測數據應即填入規定的表格，及時向項目經理報告，定期向業主和監理工程師報告。如發現數據明顯變化或臨近報警值時應即向項目經理、業主、監理工程師報告。

（五）報警值

根據設計規定，報警值如下：

（1）2-2 剖面坡頂水平累計位移40mm，連續3日位移速率大于3mm/d ，并且有發展趨勢。

（2）其余剖面坡頂水平位移累計60mm，連續3日位移速率3mm/d 并且有發展趨勢。

（3）地面沉降大于基坑開挖深度的1%。

當位移接近或達到預警值時，或建筑物底部或周圍土體出現可能導致剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆（如流沙、涌土、隆起、陷落等）時，應立即報警，確定可能采用的應急措施，排除險情。

（六）應急措施

1.由于基坑施工受各種客觀因素的影響，可能會發生各種險情，為能及時排除險情確保安全，應采取如下應急措施：

（1）成立以項目經理為組長的監控小組，在土方開挖和土釘墻施工階段進行24h 監控，監控內容包括：墻體水平位移，土釘墻結構變形，周邊土體，道路及管線的變化。

（2）施工現場準備砂袋。

（3）當圍護體位移超過預警值時，使用砂袋壓載，防止支護結構位移的發展。

（4）當支護結構的位移增大時，必要時可使用挖土機迅速回填土方反壓，以阻止位移的進一步發展，并在位移較大處設置超前支護，待穩定后方可繼續開挖。

（5）當施工時遇上流沙等土層時，應先打入豎向注漿管進行加固，然后開挖。

2、為了確保安全施工，針對假設出現的幾種險情，制訂了如下應急措施：

（1）圍護體滑移的應急措施

根據監測信息，如發現圍護體位移超過容許值，應即采取如下措施阻止位移：

1）在坑內緊急壘堆砂袋或回填壓載。

2）位移較大并有發展趨勢時，可在坑內設置內撐。內撐可為水平撐或斜撐，可用型鋼或堅固的木料支撐。

3）必要時可采取增加或加長水平土釘的措施，可酌情在松動的圍護體內設置豎向土釘（注漿）。

（2）坑底土體隆起的應急措施

1）由于圍護體滑移造成的坑內土體隆起，應采取處理圍護體滑移的措施，同時用重物（疊袋、回填土）壓制隆起的土體。

2）由于淤泥繞過圍護體流向坑內造成的土體隆起，應在坑內利用重力壓制隆起土體的同時，對圍護體進行加固。設置豎向土體（注漿）加固圍護體的有效措施。

（3）周邊道路或地下管線破壞的應急措施

造成周邊道路或地下管線破壞的直接原因就是圍護結構位移或坑底土體隆起，因此防止發生此種情況的預防措施是：

1）加強施工監測，實行信息化施工。

2）發生圍護位移或坑內土體隆起時，應即采取措施處理。

（4）地表裂縫的應急措施

1）及時查明地下裂縫原因，采取相應措施阻止裂縫的發展。

2）及時用濃水泥漿灌縫。

七、結論

通過上述施工所得結論如下：

基坑開挖采用邊壁按一比例放坡，有效減少了土壓力，增加土體的自穩時間，同時配合木樁的施工，有效地防止了基坑的滑移和隆起，使基坑有了較好的穩定性和整體性。特別是在與在建建筑物之間的基坑頂部增加了一排豎向土釘有效地防止了基坑的隆起和滑移。施工中的建筑物沒有因基坑開挖而發生超出沉降的情況，而且工期、造價大大節省。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.032