巖土工程設計中深基坑邊坡噴錨支護及質量控制

何曉東

（機械工業勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710000）

1 深基坑邊坡噴錨支護相關概述

1.1 噴錨支護工作原理

噴錨支護是一種將錨索與噴射混凝土相結合的支護方法。其主要原理如下：第一，噴射混凝土：通過高壓噴射，將混凝土快速噴射到基坑邊坡上，形成一層堅固的混凝土覆蓋層，增加邊坡的整體穩定性。第二，錨索工作機理：錨索固定在穩定的地下土層中，通過預應力張拉，錨索與混凝土形成整體，提供邊坡抗滑、抗翻能力。二者結合使邊坡得到雙重支護，既有混凝土的堅固性，又有錨索的穩定作用，提高了基坑邊坡的穩定性。

1.2 深基坑邊坡施工步驟

（1）邊坡處理：對基坑邊坡進行清理，去除松散的土壤、石塊，確保邊坡表面平整、堅固。

（2）噴射混凝土：選擇合適的混凝土比例和噴射設備對邊坡進行高壓噴射，使其形成堅固的混凝土層。

（3）錨索布置：根據設計需求和地質條件，合理布置錨索位置和數量，確保其能充分發揮支護作用。

（4）錨索安裝：將錨索鉆入預定的深度并與混凝土層固結。需要注意的是：錨索的安裝深度、角度都要根據地質條件和設計要求精確執行。

（5）錨索張拉：待混凝土達到一定強度后對錨索進行預應力張拉，確保其與混凝土緊密結合，形成有效的支護體系。

（6）質量檢查：完成噴錨支護后，要對整個支護體系進行質量檢查，確保其達到設計要求，保證基坑施工安全。

2 巖土工程設計中深基坑邊坡噴錨支護技術應用

2.1 工程案例

本文以貴州省安順市西秀區龍家灣區域開挖擬建的地下室工程為例，經過詳細地質勘察和設計規劃，確定了基坑邊坡為土坡，其中，東、西、南、北四面都存在深基坑，其深度范圍為4.0～11.2m。結合基坑深度與周邊土體條件，決定采用噴錨支護技術進行穩固。此技術旨在通過高壓噴射混凝土與錨桿的結合，形成堅實的支撐結構，以確保施工過程中的土坡穩定。深基坑邊坡的實際長 度 為40m、35m、171m、23m、252m、71m 和48m，而對應的切方最大高度分別為11m、9.5m、9m、6m、7m、7m 和11m，如圖1 所示?；谶@些數據進行了嚴格的錨桿布局和噴射混凝土配比設計?？紤]土層的受力特點與變形規律，對錨桿的錨固長度、錨桿的布置間距和錨桿的施工工藝進行了細致設計，確保其能有效抵御土體的側向壓力，避免土坡的滑動或崩塌，從而確保整個深基坑施工過程的安全性和穩定性。

圖1 工程深基坑數據

2.2 支擋工程設計

結合巖土工程深基坑施工要求，通過錨拉樁墻體系進行支護，支護具體參數見表1。根據施工要求，使用圓形截面的圍護樁，樁直徑為1.2m、間距為2.5m；主筋采用直徑30m、間距200mm 的HRB400 型號；箍筋采用直徑15m、間距200mm的HRB300 型號；加強筋直徑為15m、間距為2m。控制好工程材料，確保施工得到有效落實，降低施工風險。

表1 錨拉樁墻體系相關參數

2.3 鉆進成孔

在巖土工程中，深基坑邊坡的穩定性是確保整個工程成功的關鍵。在使用噴錨技術進行支護時，應采取以下措施完成鉆進成孔設計工作：一是成孔深度與位置。鉆孔深度應基于地質條件和錨索預計的受力情況確定。通常情況下，成孔深度應超過潛在滑動面的深度，以確保錨索固定在穩定的土層中。此外，成孔位置應均勻分布，以保證邊坡得到均勻的支護力。二是孔徑選擇?？讖降倪x擇直接關系錨索的固定方式和噴射混凝土的施工效果?？讖竭^大可能會導致錨索固定不牢，而孔徑過小則可能影響混凝土的噴射效果?？讖酵ǔ?5～150mm 之間。三是鉆頭類型。根據土地的硬度和成分選擇合適的鉆頭。在較為堅硬的土層中使用硬質合金鉆頭，而在較為松軟的土層中使用螺旋鉆或泥漿鉆。四是鉆進角度。為確保錨索的張拉作用能有效地支護邊坡，鉆孔應保持一定的傾斜角度，一般為10°～20°。

2.4 錨桿安裝與注漿

在巖土工程中，深基坑邊坡的噴錨支護是確保施工安全、提高工效的關鍵環節。而在此技術應用中，錨桿的安裝與注漿步驟起到決定性作用。為此，在巖土工程設計中，應做好以下幾方面內容：一是錨桿選擇和預處理。選擇的錨桿應具有良好的抗拉、抗扭能力，且要預防錨桿的腐蝕，延長其使用壽命。在安裝前，錨桿應進行預應力拉伸試驗，確保其符合設計要求。二是安裝角度和深度。錨桿的安裝角度和深度應根據地質條件和工程需求決定。一般建議錨桿的傾斜角度為10°～20°，以確保錨桿能有效支撐土體。三是注漿材料選擇。注漿材料應具有良好的流動性、粘結性和早強性。常用的注漿材料為水泥基膠漿，其中含有適量的膨脹劑和早強劑。四是注漿壓力和時間。注漿壓力應根據地質條件、錨桿直徑和孔深決定。一般情況下，注漿壓力為0.5～1.5MPa。注漿時間則要確保膠漿充分填滿孔洞，通常持續時間為15～30min。五是張拉預應力。錨桿安裝完畢并注漿固化后需要進行張拉預應力處理。張拉力度應為設計荷載的70%～80%。通過對相關深基坑工程數據分析，得出使用推薦的注漿壓力范圍（0.5～1.5MPa）的工程，其錨桿的穩定性比其他壓力范圍的提高了18%。經過適當的張拉預應力處理的錨桿，其使用壽命相比未進行預應力處理的提高了25%。注漿壓力與錨桿穩定性對比見表2。

表2 注漿壓力與錨桿穩定性對比

2.5 綁扎鋼筋網

在巖土工程中，深基坑邊坡的穩定性取決于多個支護技術的綜合應用，其中鋼筋網的使用與其綁扎設計起到了決定性作用。為確保工程的安全和經濟性，對鋼筋網的選擇與綁扎方式的設計需要進行深入探討。

（1）鋼筋網選擇。選用的鋼筋網應具備高強度、良好的韌性和較長的使用壽命。常用的為HRB400 和HRB500 鋼筋，其抗拉強度分別為≥540MPa 和≥630MPa。

（2）網格尺寸與形狀。網格的尺寸應根據土體的特性和工程的大小決定。常見的網格尺寸為150mm×150mm 或200mm×200mm，以確保支護的均勻性。

（3）綁扎方式。鋼筋網的綁扎方式關系其在受力時的穩定性，通常采用交叉綁扎和平行綁扎相結合的方式，確保鋼筋網在受到不同方向的力時都能穩定支撐。

（4）綁扎用材料。綁扎用的鐵線應具備一定的抗拉強度和耐腐蝕性，通常選擇鍍鋅鋼絲。

（5）連接方式。在多層鋼筋網之間的連接應確保連接穩固，可以采用焊接或綁扎的方式。焊接時應注意焊縫質量，確保其完整性，如圖2所示。

圖2 深基坑邊坡鋼筋網

2.6 噴射混凝土

在巖土工程的深基坑邊坡支護過程中，噴射混凝土技術是一個不可或缺的環節。噴射混凝土與錨桿、鋼筋網結合形成了一個堅固的整體，起到了顯著的支護作用。噴射混凝土的質量和施工技術都是工程穩定性和經濟效益的關鍵。第一，混凝土材料選擇。噴射混凝土的材料應具備良好的流動性、早強性和抗裂性，常用硅酸鹽水泥，其中摻入適量的聚合物改性劑，提高混凝土的抗裂性。使用硅酸鹽水泥并加入適量聚合物改性劑的工程，其裂縫發生率比常規混凝土減少了20%。第二，噴射技術。噴射混凝土的施工需要確保均勻、緊密地覆蓋在待支護面上。使用的噴射機應有足夠的噴射距離和壓力，通常要求噴射距離為2～3m，噴射壓力為0.4～0.6MPa。第三，厚度控制。噴射混凝土的厚度取決于工程的大小和土體的性質，常見的厚度為80～120mm，以確保其有足夠的強度支撐土體。第四，固化和養護。噴射后，混凝土需要在適當的溫濕條件下固化和養護，以達到設計的強度。常見的養護方法是覆蓋濕布或使用化學養護劑噴霧，如圖3 所示。

圖3 深基坑邊坡噴錨

3 巖土工程設計中深基坑邊坡噴錨支護質量控制對策

3.1 圍護樁施工質量控制

在深基坑工程中，圍護樁的穩定性對于確保工程安全和防止周圍環境受到破壞具有至關重要的意義。根據案例數據，采用直徑為1.2m、樁間距為2.5m 圓形截面的圍護樁，為確保圍護樁施工質量和施工穩定性，需做好以下幾方面工作：一是預施工地質勘察。對施工地進行詳細的地質勘探，確保圍護樁的設計參數與實際土層特性相匹配，預防由于地層變化導致的不穩定情況。二是混凝土質量監控。確?；炷恋膹姸取㈨g性和滲透性均達到設計標準，定期進行混凝土強度試驗，確保其強度滿足樁體的承載要求。三是施工工藝控制。嚴格執行樁身垂直度和偏差控制，在施工過程中采用專業儀器進行監測，確保樁身垂直度誤差在允許范圍內。四是地下水位控制。地下水可能對圍護樁施工造成不利影響，應進行水位監測，并采取相應措施降低水位。五是鄰近建筑物與設施監測。定期檢測周邊建筑物的沉降和位移，確保圍護樁施工不對其產生不良影響。

3.2 錨桿（索）施工質量控制

在深基坑邊坡支護中，錨桿（索）起著至關重要的作用，它貫穿于固結介質，發揮預張拉和錨固作用，保證基坑的穩定性。為了確保其穩定性，施工質量控制成為每個巖土工程的核心要點。第一，材料與參數確認。要進行鋼筋材質、錨固體系、防腐措施等核查，保證錨桿（索）具有足夠的抗拉、抗彎、抗扭強度。設計中計算的錨桿長度、角度、預張拉力等參數必須嚴格按照施工現場的實際情況進行微調。第二，鉆孔質量控制。確保鉆孔設備的精度，鉆孔的垂直度、方向和深度都必須達到設計要求。同時，鉆孔時要對孔壁穩定性進行實時監測，防止孔壁坍塌。第三，注漿質量控制。使用合格的水泥漿，且其流動性、水灰比、凝結時間等參數均應滿足工程要求。實時檢測注漿壓力，確保其在規定范圍內，并保證漿液充滿孔隙，形成連續的錨固體。第四，張拉過程控制。根據錨桿（索）的材質和規格使用專業張拉設備，實時監測張拉力度，確保其在設計的預應力范圍內，而且每根錨桿的張拉力要均勻。

4 結語

綜上所述，在巖土工程設計工作中，充分考慮工程現場深基坑邊坡坍塌和滑坡問題，并采用噴錨支護方式提高深基坑邊坡的穩定性，可降低巖土工程施工難度和施工風險。在本次研究中，結合噴錨支護技術的應用目的和應用原理，在巖土工程設計中充分考慮深基坑邊坡噴錨技術應用要點，做好支擋工程、鉆進成孔、錨桿安裝與注漿、綁扎鋼筋網、噴射混凝土等設計內容，確保設計方案在實際應用中滿足巖土工程施工標準要求。