高层建筑深基坑地下连续墙锚杆喷锚联合支护技术分析探析.docx

高层建筑深基坑地下连续墙+锚杆+喷锚联合支护技术分析探析

摘要：本文结合工程实例，详细分析介绍了深基坑工程支护中采用地下连续墙结合预应力锚杆及局部采用喷锚基坑复合支护技术的技术特点，并结合施工流程分别对地下连续墙+锚杆+喷锚联合支护施工技术工艺进行了详细阐述，对施工处理效果进行了分析总结。
关键词：深基坑；地下连续墙；基坑支护；逆作法；预应力锚杆
1 工程概况
湖南某工程是一座商业、办公多用途综合建筑，总建筑面积42566m2，地上23层，地下3层，主要作商业用途及地下车库用，基坑开挖深度约9.5m，基坑周长约510m。地下室基坑开挖顺序采用逆作法，基坑支护采用地下连续墙+预应力锚杆，局部采用喷锚支护结构的方案。
由于整体刚度大和防渗性能好的特点，地下连续墙已成为配合深基坑逆作法施工最合适的深基坑支护形式，但连续墙在坚硬土层及岩层中开挖成槽较困难，入岩的施工费用很大，作为围护结构与楼盖结构及衬墙之间的连接与防水等构造处理复杂，已直接影响到深基坑逆作法技术的应用和推广。该工程的深基坑逆作法施工中基坑支护采用了地下连续墙+喷锚复合支护技术，较好的解决这个问题。
2 地下连续墙+预应力锚杆局部采用喷锚基坑支护的技术特点
1)地下连续墙在最好的地质嵌入强风化岩层内，称之浅墙段；间隔18m跨度设置一片嵌入底框下岩层的墙段，称之深墙段。深墙段可看作墙段的支座，浅墙段与内壁墙结合一起成为连续深梁，再由垂直方向的刚性梁柱和锚杆来支撑，构成一个稳定的空间支撑体系。如图1所示。

2)地下室楼面梁、板与地下连续墙连接，均改为采用混凝土梁、板结构，避免了钢梁和压型楼板伸入连续墙时切断墙的竖向钢筋，并且可以保证与地下连续墙很好地结合，其构造大样见图2。

3)地下连续墙须在所有与楼面框架梁连接处预埋PVC管，以便后工序凿开框架梁连接，改变以往使用梁盒预埋件的老方法，节省了大量的钢材、简化了工序。预埋件与钢筋笼固定牢固，其构造大样见图3。

4)地下连续墙采用工序形钢板接头（详见下图4）
5) -10.2m以上全部采用加锚杆的地下连续墙，另每隔一轴连续墙加深至地下室底板以下岩层，其余位置采用喷锚支护结构：各支护段采用C25喷砼（厚200mm），分两层喷每层厚100mm，加强筋为4Φ22。

逆作法总体施工流程：
地下连续墙→人工挖孔桩→吊装钢管柱→安装部分首层劲性梁架→施工夹层及二层楼面→施工首层楼面→施工负一层楼面结构→边挖边施工连续墙上的锚杆→分层下挖并分层施工喷锚支护结构→施工桩承台并由下至上施工负三、负二及负一层夹层楼板结构；
3 地下连续墙施工
3.1工艺流程
测量定位→导墙建造→冲、抓成槽→清底→安装钢筋笼→灌注水下混凝土→泥浆回收→沉淀池（泥浆制造）→泥浆储存。
3.2主要施工要点
3.2.1槽段开挖施工
槽段划分长度为4m～5m，Ⅰ、Ⅱ期槽段间跳布置之间用刚性接头连接。
槽段开挖采用两钻一抓的造槽方法进行。先用冲击钻机施工槽段两端孔作为导向孔，当造孔达到终孔深度后，孔内充满泥浆，以此两孔为导向，用液压抓斗挖去阴影部分的土体，如遇到抓不到底的槽段，则用冲击钻机钻进，达至终孔深度。
对于一些槽段尺寸较短或转角而无法进行抓斗施工的槽段，由冲击钻独立完成，其成槽施工过程主要采用先钻进主孔（1#、3#、5#），后劈打副孔（2#、4#），再使用方型钻头削平槽壁的方式。
造控成槽监控：垂直度监控：液压抓斗可利用自身纠偏监控仪表控制；冲击钻机每钻进1～2米用直尺检查一次垂直度。深度监控采用测锤量测。
3.2.2清底
清底采用抽砂简或循环泥浆清槽方法，对槽底进行清渣，提高成墙质量。在清孔过程中，不断向槽内泵送优质泥浆，以保持液面稳定，防止塌孔。
1）槽内泥浆必须高于地下水位1.0m以上，并且不低于导墙顶面0.3m。
2）清槽应不断置换泥浆。清槽后，槽底以上0.2m～1.0m处的泥浆比重应不小于1.3，含砂率不大于8%，粘度不大于28S。
3）清槽后及灌注混凝土前，用测绳测量法检查槽底沉碴厚度。一个槽段至少有三个测点，沉碴厚度≤50mm。
3.1.3钢筋网吊装
钢筋网在现场平卧制作，设置纵向钢筋架保证钢筋笼有足够的刚度及吊装时不发生变形。起吊时用两部吊机分两头配合，专人指挥，即采用二副铁扁担或一副扁担及二副吊钩起吊以防止钢筋笼弯曲变形。先六点水平起吊，辅助起重机下部两点或四点，然后主机升起系在钢筋笼上口的钢扁担将钢筋笼吊起对准槽口，缓慢垂直落入槽内，避免碰坏槽壁。对于超过18m深度的槽段，钢筋网分两段制作，吊装时错开50%焊接连接。
3.1.4水下混凝土灌注
当连续墙钢筋笼安装完毕，采用导管法及时灌注水下混凝土。
1）混凝土质量应符合设计要求。
2）一个槽段内同时使用两根导管时，其间距≤3m，导管距槽段接头端不宜大于1.5m，槽内混凝土面整体基本均匀上升，并在混凝土初凝前灌注完毕。
3）各工序紧密安排，确保钢筋笼在槽内浸泡时间不超过10h。
4）混凝土初灌时，保证导管埋入混凝土深度最少不小于1.5m，连续灌注。而灌注过程导管最大埋深一般不超过6m。
5）浇灌过程要专人测量其上升高度，严禁导管提离混凝土内。并做好灌注记录。
6）灌注过程必须严格控制最终灌注标高。
4 预应力锚杆局部采用喷锚支护技术施工要点
在施工地下负一层结构后，开始边下挖边施工地下连续墙上的锚杆，并逐层下挖逐层施工喷锚支护结构。实际施工中根据出土实际情况，除预留土方挖运的车道口外，其余地段均按15m～20m为一作业段组织流水施工，分段跳挖并分段施工锚杆和喷锚支护结构。
4.1预应力锚杆（索）施工要点
预应力锚杆（索）施工工序为：定孔位→钻机定位、定角度→钻孔→钻机（或空压机）清孔→下锚拉杆→清水冲孔→搅浆→注浆→锚板制作→张拉锁定
1）锚杆（索）在地下连续墙上时，应按设计孔径采用取芯钻具或潜孔锤开挖；
2）锚杆机成孔，孔径Φ150mm（或Φ100mm），土层或强风化岩层段可采用螺杆钻进，基岩段应才岩芯管取芯或用潜孔锤钻进；钻孔施工至设计孔深后应采用浆泵或空压机进行清孔，将孔内的钻渣排出孔外；
3）按设计长度设置自由段，自由段采用薄膜纸包裹或用相应直径的塑料软管套住，使之与锚杆固结体分离；
4）将加工好的锚杆（索）连同灌浆管一起下入孔底（锚杆（索）注浆采用底部注浆工艺），随即在灌浆管外接高压浆管，采用大泵量清水进行冲孔，直至孔口返出清水为止；
5）钻孔用清水冲干净后可开始进行灌浆，锚固体采用M20水泥砂浆，为提高其早期强度可加入5%的早强减水剂；
6）锚杆灌浆应保持连续、饱满，预应力锚索应封孔注浆并设置排气孔，以使注浆压力保持0.3MPa～1.0MPa；
7）锚固体达到一定强度后（约7天），即可进行张拉锁定，按设计总控制张拉力10%、25%、50%、75%、100%分5级递增加载，1级～3级要求每级稳压5min，4级～5级要求每级稳压10min，观测并记录每级的位移变形量；最后一级稳定后，卸荷并安装锚具，重新拉至锁定力后稳压10min，此时锁定并卸荷；
8）锚杆张拉时采用间跳张拉的施工顺序，以避免对邻锚杆造成影响；
4.2喷锚支护施工要点
4.2.1喷射工作面开挖及坡壁清理
1）每层工作面开挖深度至锚杆位置下0.4m，除车道口外，沿基坑长20m左右，分段分层开挖锚杆及喷锚施工工作面，施工面要求宽约6m～8m，工作面以外每隔10m开挖1个沉淀池（见图5）。

2）当开挖出工作面后，即采用人工修整坑壁面至齐整，保证坡面垂直平整；
3）清理出上层喷锚钢筋网的接头，以便与本层钢筋焊接；
4）在坑壁有渗水或砂性土层的地方设立泄水孔，泄水孔Φ35mm，长500mm，伸入土层约300mm，必要时在下层喷面完成并有一定的强度后进行压浆封堵。
4.2.2喷射混凝土及焊接钢筋网
喷砼的工序如下：修正坑壁坡面→设立厚度标记及泄水孔→喷30～50mm厚底层→施工锚杆、绑扎底层钢筋网→喷砼覆盖底层钢筋网→绑第二层钢筋网、焊接加强筋→喷射10cm厚面层砼。
1）人工修整好坑壁面后，随即喷射厚30mm～50mm的底层砼，如土质较差土体难以自稳时，则可先绑扎底层钢筋网后再喷底层砼，但必须注意保持钢筋网30mm～50mm的保护层；
2）用短钢筋或铁线按@1.5m呈梅花状在坑壁做好厚度标记，同时在有水渗出或砂性土层的地方设立泄水孔；
3）锚杆施工完毕后，及时喷射混凝土覆盖底层钢筋网，随后跟进绑扎第二层钢筋网，并焊接水平通长加强筋4Φ22；
4）喷射面层砼，确保喷砼完全覆盖住钢筋网、加强筋及厚度标记。有锚杆的部位，应用薄膜纸包住锚杆头，避免锚杆与喷锚面相胶结影响张拉结果。
5）喷锚面完成后应适当洒水养护，喷锚面达到一定强度后方可进行张拉锁定或预拉收紧；
6）锚喷施工时，做到紧凑快速，尽量减少坡壁裸露时间。如锚孔施工时遇透水层，有地下水涌出，应及时施工锚杆，并随即进行灌浆，同时在孔口设置泄水孔，待喷锚面完成一天后对泄水孔进行压浆处理，减少地下水流失。
4.2.3锚杆头止水处理
锚杆施工完毕,尤其在张拉锁定或预拉收紧后，地下水容易顺着锚杆渗露。如地层含水量较大造成锚杆头漏水情况严重时，可采取以下方法处理：①施工锚杆时，在注浆时对孔口进行封堵压浆，或在孔口段预埋注浆管，待张拉锁定或预拉收紧后进行注浆处理；②采用化学灌浆方法进行堵漏处理。
5 结语
施工实践证明：地下连续墙+锚喷复合支护技术在深基坑支护施工中的应用是成功的。
1)该技术通过深浅槽相间布置、地下连续墙在锚喷网相结合组成围护结构，再由垂直方向的钢梁和锚杆来支撑，构成一个稳定的空间支撑体系，保证基坑的安全和稳定。
2)通过进入不透水层的连续墙浅槽段解决挡土止水的问题，以一定的间距设置柱支式岩的深槽段解决支承问题，大大减少了施工困难入岩段工程量，直接节省工程费用达300万元。而穿越透水层的地下连续墙体完成后，又为人工挖孔桩施工提供了条件。
复合支护工艺集成施工，有效的确保施工质量及止水效果。地下连续墙+锚杆+锚喷+复合支护体系作为地下室施工时的围护结构，起着挡土、防渗、抗浮的作用，同时又作为建筑物的永久性承重结构，降低了围护结构的工程造价，大大缩短了工期，取的了良好的经济效益与社会效益.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。