深基坑邊坡噴錨支護在巖土工程施工中的應用分析

劉智宇，舒志樂

（西華大學，四川 成都 610039）

在進行巖土工程條件下的礦業生產工作中，深基坑邊坡支護是一項重要的質量與安全保障措施。而在具體的深基坑支護過程中，水理性質將會對其支護質量、穩定性和安全性起到直接的影響作用。因此在通過噴錨支護技術進行具體的深基坑支護過程中，不僅需要對該技術的應用原理及其步驟做到深入了解，同時也應該明確采礦區域內的實際水理性質，以此來實現支護方案的合理制定，讓支護技術發揮出充分的應用優勢。

1 關于噴錨支護的相關概述

1.1 主要原理

所謂噴錨支護技術，就是借助于錨桿、鋼筋網以及混凝土層等的共同作用來進行的深基坑高邊坡支護。通過這種支護方法，可以將深基坑高邊坡中的應力均勻分散到各個支護結構中，并進一步提升深基坑邊坡結構的強度和抗變形剛度，避免應力集中所導致的深基坑邊坡坍塌以及土體變形所導致的深基坑側向變形等情況發生。此類施工技術在強度比較低、巖性比較差且容易風化的巖土工程深基坑邊坡支護施工中十分適用。

1.2 施工步驟

在通過噴錨支護技術進行巖土工程深基坑邊坡支護的過程中，主要的施工步驟如下：①施工之前的準備工作；②測量和放樣工作；③施工平臺和腳手架的搭建；④人工清坡施工；⑤坡面錨孔的施工與驗收；⑥錨孔注漿施工；⑦錨桿安裝施工；⑧腳手架的分級拆除；⑨軟式透水管的鑲嵌；⑩鋼筋網的分級懸掛；鋼筋網焊接固定；分級噴射砼施工；腳手架全部拆除；工程養護；對施工預留的錨桿進行抗拔試驗；工程驗收。

2 礦業深基坑邊坡支護的主要目的

2.1 擋水

通常情況下，深基坑邊坡支護可阻擋住深基坑外部的水滲入深基坑內部。具體施工中，借助于水泥深層攪拌樁、旋噴壓密噴漿技術、地下連續網以及鎖口鋼板樁等的這些施工技術都可以達到良好的擋水效果，以此來保障深基坑的穩定性，避免由于深水所造成的一系列危害。

2.2 擋土

通常情況下，在進行礦業深基坑的邊坡支護過程中，都會將鋼筋和混凝土形式的板樁、鉆孔灌注樁、水泥深層攪拌樁、地下連續墻以及鋼板樁等用作擋土系統。通過擋土系統的合理應用，可以實現支護擋土墻或者是支護排樁的形成，以此來阻擋外部土體對礦業深基坑的壓力，保障深基坑的安全性和穩定性。

2.3 支撐

通常情況下，在對礦業深基坑進行邊坡支護的過程中，會將鋼筋混凝土和鋼之間的組合支撐、鋼管和型鋼形式的內支撐以及混凝土形式的內支撐用作深基坑的支撐體系，其主要作用是對維護結構起到限制作用，避免其發生位移，同時也可以對支承結構起到限制作用，避免側力對深基坑邊坡的不利影響。

3 巖土工程水理性質分析

在巖土工程條件下的礦業深基坑施工過程中，水理性質對于其施工質量與施工安全可以起到決定性作用。因此，在具體施工中，要想實現噴錨支護技術優勢的充分發揮，保障其支護效果，就需要對施工現場的巖土工程水理性質進行全面分析。具體分析中，主要應注意以下兩點內容：第一，在巖土工程中，地下水主要以三種形式存在，其一是重水，其二是毛細管水，其三是結合水，而結合水又分兩種，其一是弱結合水，其二是強結合水。第二，在巖土工程中，水理性質包括很多種，其中最為重要的是崩解性質以及膨脹性質，所以在具體的水理性質分析中需要對這兩種性質加以深入分析。

3.1 崩解性質

所謂崩解性質，就是我們經常提到的濕化性，它指的是粘性的土壤浸透到靜水中之后，因為土粒之間喪失了結構聯結以及強度，使得土體很容易崩散和解體。比如，通常情況下，殘積土可以在24 小時之內崩解，如果殘積土是以蒙脫石和水云母為主，其崩解的方式是散開；如果殘積土是以石英石為主，其崩解的方式是裂開。在巖土工程中，如果巖土的土體具有越高的崩解性，深基坑所受到的影響就會越大。

3.2 膨脹性質

膨脹性指的就是在地下水作用下，巖土體積逐漸變大，而在其中的水分流失之后，其體積又可以逐漸變小的一種能力。之所以會出現這樣的情況，一個主要原因就是巖土在吸水之后表面膜會逐漸變厚，而在失水之后，其表面膜又會由厚變薄。通常情況下，巖土膨脹性會造成深基坑裂縫或者是突起問題的產生，進而對地基和土層表面產生嚴重影響，導致變形問題的出現，進而對深基坑的穩定性和安全性帶來很大程度的不利影響。

3.3 其他性質

除了具有以上的兩種水理性質之外，巖土工程還有其他的一些水理特征，比如溶水性、持水性、給水性和透水性等的特征。這些特征的存在都會對巖土工程中的礦業深基坑穩定性及其安全性造成一定程度的不利影響。

4 礦業巖土工程深基坑邊坡噴錨支護選型分析

在對巖土工程中的礦業深基坑進行噴錨支護的選型過程中，一定要嚴格按照深基坑所在區域內實際的地質情況、場地條件、開挖深度、施工條件以及周邊環境等來進行支護結構的合理設計，同時應該制定出多種的施工方案，最后通過綜合對比來選擇更加簡單便捷、安全可靠且經濟合理的支護方案。在具體的深基坑噴錨支護中，應保障其支護結構中的擋土深度在6m 以下，如果基坑底部具有軟弱下臥層，而且下臥層比較厚，或者是在坡腳位置有粉土或者是粉砂露出，而且有著較高的地下水位，此時就不適合通過噴錨支護技術來進行支護施工。

在噴錨加護施工技術的應用中，其支護體系的主要組成部分有需要錨固的深基坑邊坡土體、錨桿、鋼筋網以及混凝土面層，其主要的特征是側向土壓力可以通過面板以及錨桿群有效傳遞到深基坑外部的穩定土體中，為實現側向土壓力的有效平衡，并對深基坑邊坡位移情況起到有效的限制作用，錨固作用通常是由深基坑外部的土體所提供。施工中，將錨桿的一端與混凝土面層、土體一起固定在滑動面外側的土體內，讓土體強度在錨固作用下得以有效提升，進而形成一個重力形式的原位復合結構，以此來抵御深基坑邊坡土體的滑動荷載力。同時，在穩定的土體內，通過錨桿的應用，也可以有效錨固滑動土體，避免由于其滑動所引起的土體位移情況，以此來達到良好的深基坑邊坡支護效果。因此在具體的巖土工程礦業深基坑邊坡支護方案設計中，一項決定是否能夠成功的關鍵環節就是錨桿設計。在對錨桿進行設計的過程中，應結合相關規定與實際施工條件，并按照以下的公式來進行其拉力值Ta 以及標準值Tk 的設計：

Ta=1.25γ0Tk/cosθ

Tk=ηSxSya

在以上公式中，錨桿所處單元內的土壓力主動平均值用a 表示，其單位是KPa ；錨桿橫向間距用Sx 表示，其單位是m ；縱向間距用Sy 表示，其單位是m ；折減系數用η 表示，具體數值應根據邊坡土層中的摩擦角以及水平面和坡面之間夾角來進行查表選取；錨桿和水平線之間所形成的夾角用θ 表示；錨桿的重要性系數用γ0 表示。

在具體的噴錨支護方案設計過程中，不僅需要完成以上的計算，同時也需要對加固結構在礦業深基坑邊坡支護中所能夠發揮出的整體穩定性來進行計算。具體計算中，可借助于圓弧滑動的計算方法來進行驗算，其中主要應該包括在坡腳通過和在坡腳以下通過的深度不同的圓弧。

5 礦業巖土工程深基坑邊坡噴錨支護具體施工工藝應用

在通過噴錨支護施工技術進行巖土工程條件下的礦業深基坑邊坡支護施工的過程中，最好應該分層來進行深基坑的開挖施工，且每一層的開挖深度都不要過大，如果開挖的深度過大，將會導致深基坑邊坡在支護之前出現失穩情況。具體開挖中，每一層的開挖深度都需要根據錨桿周圍實際的水泥凝固條件來進行確定，保障在水泥凝固之前不會對錨桿的受力造成限制。所以，在對每一層進行開挖的過程中，應該將實際的開挖深度控制在土層的天然自立高度之內，以此來保障錨桿實際應用中的錨固效果，避免錨固力降低對工程的不利影響。

5.1 土方開挖和邊坡修整施工

在對深基坑進行開挖施工時，應對其進行分步開挖，具體的開挖深度確定中，需要對暴露面實際的直立能力加以綜合考慮，這樣才可以為后期的噴錨網施工提供出足夠的便利條件。具體施工中，每一層土層的開挖深度應該控制在2.0m~2.5m 之間，每一層砂層的開挖深度應控制在1.0m~1.5m 之間，嚴格避免超深開挖的情況發生。在對開挖長度進行確定的過程中，需要對交叉施工過程中深基坑邊坡面穩定性的保障加以綜合考慮，通常情況下，在同一軸線內，應該將開挖長度控制在15-20m 之間。同時，在具體的深基坑邊坡開挖施工過程中，也應該注意盡最大限度降低開挖對于支護土層所造成的擾動作用，并根據工程規定嚴格做好深基坑邊坡的修坡處理，避免分層開挖過程中存在的誤差所導致的深基坑外形尺寸與設計尺寸不符。

5.2 錨桿成孔和注漿施工

在對巖土工程條件下的礦業深基坑邊坡進行噴錨支護的過程中，首先需要將施工場地實際的地質情況作為依據，通過機械成孔或者是人工成孔的方式進行成孔施工，具體施工中，孔位應該嚴格按照施工設計中的規定來進行布置，同時應做好測量劃線工作，以此來將具體的孔位準確標記出來。通常情況下，孔位需要布置成梅花型，同時應嚴格按照工程設計要求來進行孔徑、俯角以及長度等各項成孔參數的控制。其次，應該嚴格根據工程設計中所規定的直徑和長度來進行錨桿加工。為了將錨桿設置在孔位的中心，具體施工中，每間隔1.5m~2m 的距離就需要進行一個居中支架的焊接設置，然后在孔內進行錨桿的安裝。最后是注漿施工，在具體的噴錨施工中，注漿施工主要的作用是保障錨桿可以和周圍土體之間達到緊密貼合的效果，因此對于噴錨支護施工而言，注漿施工是整個施工過程中的一個關鍵步驟。具體施工中，一般需要將水泥漿注入到在已經安置好了錨桿的孔內，并對注漿壓力做好控制，通常情況下，其注漿壓力需要控制在0.4MPa~0.6MPa 之間，這樣才可以保障漿液將錨桿以及孔壁之間的孔隙填滿。注漿施工需要從內到外進行，施工中，通常需要做好注漿孔位置的封堵止漿工作，避免水泥漿液從注漿孔流出。注漿施工通常需要進行2~3 遍，直到漿液注滿為止。當水泥漿液和孔口之間的距離在30cm~40cm 之間時，便可通過水泥砂漿來進行填實處理。

6 結語

綜上所述，在巖土工程條件下的礦業深基坑邊坡支護施工中，噴錨施工技術屬于一種最典型且最有效的支護技術。通過該技術的合理應用，可有效提升深基坑的支護效果，保障礦業生產的順利進行，并有效避免不必要的安全事故。因此，在具體施工中，礦產企業一定要注重該技術的合理應用，通過水理性質的全面分析來制定合理的技術方案，然后嚴格按照實際的施工要求與施工環境來進行施工，并注意各項工藝流程和工藝參數的合理控制。通過這樣的方式，才可以有效保障施工質量，提升礦業巖土工程深基坑的支護效果，以此來促進我國礦產企業的良好發展。