探究深厚砂层中深基坑支护的选型及施工

贾述望 陈筱艳

摘 要：本文根据某工程案例介绍了深厚砂层中深基坑支护中设计的选型，针对2个开挖深度分别采用不同的方案，以到达较好的支护效果和经济效益。

关键词：基坑支护； 深层水泥搅拌桩； 喷锚网； 挡土阻水； 锚杆； 钢锚管

1 工程概况

某市中心某项目由1 栋2 层会所、13 栋8～18 层高层住宅组成，地下室2 层局部1 层，总建筑面积超过16 万m²，其中地上部分13.7 万m²，地下部分2.4 万m²，负2 层7600m²。现地面标高约-2.3m，底板面标高-4.8m 和-8.6m。土方大面积开挖至-5.4m（负1 层）及-9.2m（负2 层），实际开挖深度分别为3.1m 和6.9m。采用钢筋混凝土预应力管桩基础，桩基完成后再进行基坑支护施工。

2 基坑支护方案的确定

根据建设单位提供的《地质勘探报告》和现场探勘情况，本工程地质情况较差，地下水含量较丰富，基坑挖方范围的土层包括人工杂填土、粉质粘土、夹淤泥粉砂、中砂。基底持力层主要位于夹淤泥粉砂、中砂层，其中夹淤泥粉砂有易液化的特性。同时本工程场地狭窄，南北两边有建筑物，东侧为过境公路，西边为市政广场；基坑边坡只有南面负1 层的地方可以放坡1∶1.3， 其余基坑边放坡均需垂直开挖，施工时还必须确保邻近建筑物、道路、市政管线的安全。因此，采取有效的基坑挡土支护和阻水止水措施，并有效地将基坑内的地下水位降低到土方开挖面以下，是确保基坑土方开挖正常进行和周围建筑物安全的必要条件。

根据本工程砂层深厚和地下水含量丰富、涌水量大的特点，结合实际开挖深度负1 层3.1m、负2 层6.9m 及现场周边情况，通过多种支护方案的对比分析，本着“安全第一、经济合理、施工方便、技术先进”的原则，最后确定本工程基坑支护方案。

2.1 针对2 个开挖深度分别采用不同支护方案，以节约成本和缩短工期。

⑴ 对于开挖深度3.1m 的部分，采用深层水泥搅拌桩形成阻水，放坡开挖基坑边坡并降水后，进行喷锚网组合支护相结合的复合基坑支护结构，如图1。

⑵ 开挖深度6.9m 的部分： 首先采用深层水泥搅拌桩制作不进入不透水层的挡土阻水墙，超前主动治理加固软土，使其具有超前挡土、阻水功能。搅拌桩完成后通过坑内设降水井降水，有效地将基坑内的地下水位降低到土方开挖面以下。在垂直开挖基坑边坡土方时，通过多排锚杆、钢锚管和进行喷锚网的主动嵌固，有效控制水泥搅拌桩墙的位移和变形，增加边坡的稳定性，确保基坑土方开挖的正常进行和基坑的安全。支护剖面如图2。

2.2 基坑场地砂层深厚（约20m），含水量丰富，涌水量大，深层水泥搅拌桩机械要钻至不透水层止水比较困难，故在地下室四周设f 550@350、L=9，13m深层水泥搅拌桩围蔽阻水（2 层地下室双排、1 层地下室单排），同时在2 层深的坑内（H～ P 轴）设置30个f 600 降水井降水，深13m；在1 层深的坑内（A ～H轴）设置集水坑15 个，规格1000×1000×800。开挖基坑边坡土方时，通过锚杆、锚管和喷锚网的主动嵌固作用，增加边坡稳定性，使其在开挖后保持稳定。

3 喷锚施工要点

3.1 施工工艺流程：开挖作业面→修坡（初喷）→成孔（打入钢花管）→安装锚杆（钢花管无此工序）→锚孔高压注浆→挂网、焊接加强筋→喷射混凝土→下一层土开挖（开挖深度3.1m 的没有成孔、锚杆、注浆）。

⑴ 开挖作业面：根据边坡支护技术要求，须采用分层、跳格开挖。各段面的分层次数与该断面锚杆排数大致相同，按设计每层开挖深度约1.3m（开挖深度与当前层锚杆的垂直间距大致相同）。挖掘机顺着深层搅拌桩边垂直开挖，作业面的开挖宽度应能满足支护作业需求（约同当层锚杆长度）。

⑵ 修坡(初喷混凝土)：机械开挖后，由人工铲除边坡上的松土及欠挖土体，填实超挖洞穴，进一步提高边坡的平整度；作业面渗水较大时，应设置临时排水孔。当开挖后发现边坡土质较差时, 可先初喷3～5cm 厚的底层混凝土。

⑶ 成孔：按设计图纸，开挖深度6.9m 截面的第1、2 排为f 25 钢筋锚杆。锚杆选用回转钻机成孔，按设计的锚杆间距和排距布孔，在作业面上按设计要求定出孔位和角度，调整好钻孔机械进行成孔作业，并清理干净孔中的松土和杂物，孔径、孔深均应满足设计要求。支护设计时，考虑到在粉砂、砂层很难及不能成孔，采用48、壁厚3.2 钢管制作钢花管锚杆，直接用高频振动锤将其打入土层中作钢管锚杆。

⑷ 锚杆制安

① 钢筋锚杆制安：锚杆安装时，应清除锚杆上的杂物，确保杆身的清洁。采用底部注浆，锚杆前端应绑好底部注浆管， 保证其在锚杆送安过程中不脱落。在锚杆上每隔2～3m 设锚杆对中架，保证锚杆送入锚孔中后能使锚杆处于锚孔中心, 锚杆送至锚孔底部，锚杆长度与锚孔深度对应误差不大于50cm。

② 钢管锚杆制安：按设计用48、壁厚3.2 钢管制作，先将钢管一端钝成锥状并密闭，沿管身按0°，120°，240°位置分别每隔50cm 设置8 小孔，每夹角小孔互相错位50cm，孔眼前端焊接10 钢筋，构成孔前倒刺及保护块。

⑸ 锚孔注浆： 锚杆砂浆采用P.O. 3.25R 普通硅酸盐水泥、细砂和适量的混凝土外加剂搅拌而成，水灰比0.4～0.5，注浆体强度应达到M15（配合比由试验确定）。钢筋锚杆注浆前，先在孔口绑好注浆袋，拉松底部注浆管方可注浆； 当孔口有稀浆溢出时应先停止注浆，待拆卸底部注浆管后，直接用压浆管和止浆袋实行加压注浆，注浆压力0.4～0.8MPa（根据锚杆锚固端土质情况调整），加压时间5～10min，以锚孔中注浆饱满为度；钢管锚杆注浆压力根据工程实际控制在0.6～1.0MPa，并稳压4～6min，即可停止注浆。

⑹ 挂网：钢筋网的直径、间距和构造应符合设计要求，钢筋网应离边壁约3～7cm，各层钢筋网之间采用单面搭接焊牢固焊接，搭接长度不小于10d，加强筋和锚头应按图纸大样牢固焊接。

⑺ 喷射混凝土（终喷）：采用P.O. 3.25R 普通硅酸盐水泥、中细砂、瓜米石和适量的混凝土外加剂拌合而成，混凝土强度为C20（配合比由试验确定）。施工前检查钢筋网是否达到垫离高度和喷浆管道是否畅通，喷射时空压机应提供0.4～0.8MPa 的工作压力，喷射混凝土厚度除满足设计要求外，还应保证钢筋网和加强筋的保护层厚度。

4 质量检测

4.1 深层搅拌桩设计时仅将其作为阻水、止水桩考虑，故可不对其进行抽芯检验。

4.2 锚杆抗拔试验：在注浆4d～6d 后，通过专门设置与工作锚杆施工工艺相同的非工作锚进行抗拔试验直至破坏，素填土层总拉力N>56×2kN，粉砂层总拉力N>85×2kN，达到并超过了设计要求。

实践证明， 采用深层水泥搅拌桩制作挡土阻水墙，完成后通过基坑内降水井降水，然后在垂直开挖基坑边坡土方时，通过多排锚杆、钢锚管和进行喷锚网的主动嵌固，在基坑支护工程中的应用是成功的，效果好且造价低，值得推广应用。

[作者简介]贾述望 〔1978-〕河南济源人，国家一级注册建造师，河南省有色工程勘察有限公司，主要从事岩石、勘察施工与设计工作。