深基坑边坡喷锚支护在岩土工程施工中的应用
1.王胜尧 2.张焕东
1.河南名门地产（平顶山）有限公司
2.中国建筑第八工程局第三建设有限公司 河南 平顶山 467000
摘要：岩土工程由于其土质特性的原因，在深基坑支护过程中的选型尤为重要。本文以岩土工程的土质特性为基础，对喷锚支护深基坑边坡通过设计、施工以及应急措施进行详细的分析，以供参考。
关键词：岩土工程；岩土特性；深基坑边坡支护；喷锚
在现代工程中，由于水文地质的不同，施工情况也不尽相同。在岩土地区的施工过程中，为了能够更好的保证施工质量，首先必须对其地质特性进行详细的了解，然后根据其特性进行设计，本文通过多方面的综合考虑，对其深基坑的支护选择喷锚支护，确保得到更好的支护效果，来确保工程的施工质量。
一、岩土水理性质
岩土的物理性质和水理性质是岩土具备的重要性质。在地下水和岩土之间存在着某种必要的相互作用，而此时显示出来的各种岩土的表现称之为岩土水理性质。在实际的工程地质勘查过程中，岩土的水理性质通常是直接影响工程建筑稳定性的因素。在过去的工程地质勘查过程中，经常会出现忽视对于岩土水理性质的研究。对于岩土水理性质的研究有利于加强对岩土强度和形变的了解。在实际的工程地质勘查过程中，如果忽视了对岩土水理性质的研究，那么说明在此勘查过程中没能全面的评价岩土工程地质。从以下两点介绍一下岩土的水理性质：
首先，地下水的存在形式；可以分为结合水、毛细管水和重力水三种，其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种；其次，岩土的重要的水理性质；岩土的重要水理性质包括：透水性、淤软化性、崩解性，给水性、胀缩性。
其中造成破坏最为主要的两种为：
（一）、崩解性
崩解性又称湿化性，是指粘性土浸入静水后，由于土粒间的结构联结和强度丧失，使土体崩散解体的特性。一般岩土体的崩解性与其颗粒、结构、矿物成分有着密切的联系。比如说残积土，一般的崩解时间在24小时以内，水云母、蒙脱石为主的残积土通常以散开的方式进行崩解，而石英石为主的残积土通常会以裂开的方式进行崩解。岩土体的崩解性越高对建筑物产生的影响越大。
（二）、胀缩性
所谓岩土的胀缩性是指岩土在受到地下水的作用后，其体积会逐渐增大而当岩土的水分流失时，其体积又会变小的能力。这种现象产生的原因主要是因为，在吸水后岩土表面的膜会变厚，而失水时，膜的厚度又会变小。岩土的胀缩性常常会导致基坑出现突起或裂缝，直接导致土层表面及地基出现变形现象，从而对建筑物的稳定性产生较大的影响。
二、深基坑边坡支护目的
（一）、挡土系统
一般情况下，常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等。挡土系统的功能主要在于形成支护排桩或支护挡土墙来阻挡坑外土压力。
（二）、挡水系统
这一系统的主要功能在于阻挡坑外渗水，通常采用的为旋喷桩压密注浆、深层水泥搅拌桩、锁口钢板桩、地下连续墙。
（三）、支撑系统
常用的有钢筋混凝土内支撑、型钢与钢管内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是限制围护结构位移与支承围护结构侧力。在岩土工程深基坑施工过程中，要根据工程地质、周围环境等具体情况，选择合理的土方开挖、支护结构及降水方案。
三、深基坑喷锚支护选型
必须根据深基坑的地质情况、开挖深度、场地条件、深基坑周边环境以及施工条件来设计深基坑支护结构，进行多种方案对比，选择经济合理、安全可靠、易于实施施工和技术的最优方案。深基坑喷锚支护结构不宜超过6m的挡土深度。当有较厚软弱下卧层在坑底以下，或坡脚有粉砂、粉土出露，地下水位高时，不宜采用喷锚支护结构。
喷锚支护体系包括锚杆、被锚固的土体和钢筋网喷射混凝土面层，其特点是侧向土压力通过锚群和面板能有效地传递至坑外围稳定土体，为了平衡侧向土压力并限制边坡的位移，由外围稳定土体的锚固作用。锚杆一端和土体、喷射混凝土面层共同作用并固于滑动面以外的土体中，得到增强被锚固的土体强度，形成一个重力式原位复合的结构对滑动荷载进行抵御。同时，锚杆在稳定的土体中使滑动土体被锚固，防止土体滑动并限制土体位移，从而达到支护目的。深基坑支护成功与否的关键环节之一是锚杆的设计。根据地方标准《深基坑工程技术规定》，按下式锚杆拉力设计值Ta和标准值Tk计算:
TK=ηSxSya
Ta=1.25γ0Tk/cosθ
式中:a为锚杆所在单元的主动土压力平均值（kpa）；Sx，Sy分别为锚杆的横向与纵向间距(m)；η为折减系数，按边坡土层内摩擦角和水平面与坡面夹角查表选取；θ为锚杆与水平线的夹角；γ0为重要性系数。
设计时，完成上述计算后，还必须采用对加固结构在内的深基坑边坡进行整体稳定性验算。采用圆弧滑动法验算的滑弧应包括通过坡脚和坡底以下不同深度的滑弧。
四、喷锚支护施工工艺
深基坑应以分层开挖为宜，每层深度不能太大，深度过大会造成支护前深基坑边坡失稳，每层开挖深度应以锚杆周围水泥浆液凝固前不造成锚杆受力为限，因此，每层开挖深度小于土的天然自立高度，这样才能使得锚杆的锚固力不会降低。
一般情况下，深基坑喷锚支护的施工工艺流程如下：
按设计要求开挖工作面，并修整边坡，根据设计图纸尺寸确定锚杆位置并做标志；成孔、安设锚杆、灌浆；绑扎钢筋网；钢筋网距土层的保护层为2-3cm，焊接加强筋，埋设喷射混凝土厚度控制标志，喷射混凝土面层；设置坡顶和破脚的排水系统。
（一）、基坑土方开挖及边坡修整
基坑土方开挖应分步进行，分步开挖的深度确定要综合考虑暴露坡面的直立能力，为锚喷网的施工提供良好的工作条件，每层土层挖深2.0m~2.5m，沙层1.0m~1.5m，严禁超深开挖。开挖长度的确定要考虑到交叉施工期间能保持坡面稳定，一般同一轴线的开挖长度为15m~20m。边坡开挖应最大限度地减少对支护土层的扰动，并严格按规定修坡，防止因分层开挖的误差引起最终基坑外形尺寸的不足。
（二）、锚杆成孔注浆施工
首先，要根据具体的地质情况采用人工成孔或机械成孔，按照设计的孔位布置，进行测量画线，标出准确的孔位，一般为梅花型布置，并且要按设计要求的孔长、俯角、孔径等进行成孔。其次，按照设计要求对锚杆的长度、直径进行加工，为使锚杆处于孔的中心位置，每隔1.5～2m焊接一个居中支架，将锚杆安放在孔内。最后，注浆是保证锚杆与周围土体紧密粘和的关键，通常要在安好锚杆的孔内注入水泥浆，控制好压力，一般为0.4mpa~o.6mpa以确保锚杆与孔壁之间注满浆，注浆采用由里向外注，一般应在孔口封堵止浆，防止浆液流出，一般注浆2~3边，注满为止，水泥浆距孔口30~40cm时用水泥砂浆填实。
结束语
从设计理论和施工技术上深基坑的喷锚支护都较成熟，通过对岩土工程地质的分析，能得到及时支护在深基坑开挖过程中，能根据施工情况及时调整支护方案，与变形监测系统相互配合，便于动态管理深基坑工程，从而达到保证深基坑工程安全、节省深基坑支护成本的目的。
参考文献
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