锚杆深基坑支护施工

1、工程概况及地质条件：
　　泰州市经济开发区污水处理厂工程地处泰州经济开发区内，该工程集水井结构外包尺寸为11500mm×13000mm，水池埋深为室外地面以下8.0m，集水井西侧4.5m为沉淀池，相距南侧、东侧各5.5m均有构筑物，北侧为农田，场地较小，地质构造在坑壁支护范围内，土层自上而下依次为：①杂填土，层厚0.8~1.0m；②粉质粘土夹粉砂，层厚1~3.0m；③粉砂夹粉质粘土，层厚2.0m；④粉土夹分砂，稍~中密，层厚2~3m；⑤粉细砂，中密，局部夹粉质粘土薄层，层厚5~7m；⑥粉砂层，青灰色，中密~密实，层厚大于10m。基坑底位于第④层土上，距自然地面约7.5m，地下水位在天然地面以下1.4~1.7m，开工日期为2003年3月5~4月20日。
　　
　　2、施工难点：
　　针对本工程的地基土质情况，在基坑底标高以上土质为粉质土及粉砂土，土质较松散；基础开挖自然地面以下8.0m，开挖深度较大；地下水位相对较高，基坑周边操作面积狭小，且周边有相应的构筑物，对周边构筑物的地基土不能收到扰动，故本集水井基坑土方开挖不能采取自然放坡的方法进行，从基坑的土方开挖到基坑支护为本集水井的施工难点，如果处理不当将导致周边土体扰动，势必影响工程进度增加工程造价。
　　
　　3、方案确定：
　　根据本工程的地质情况、施工工期短等特点，从技术方案的可行性和经济性两方面进行比较分析决定采用土钉墙锚杆施工技术，共分五次完成整个基坑支护；其施工顺序为：降水→第一次土方开挖→坑壁喷浆→土钉锚杆施工→绑扎钢筋网片→喷射砼面层→第二次土方开挖→坑壁喷浆→土钉锚杆施工→绑扎钢筋网片→喷射砼面层→直至第五次土方开挖→坑壁喷浆→土钉锚杆施工→绑扎钢筋网片→喷射砼面层；本工程锚杆选用全粘结式砂浆锚杆，孔径为100mm，直径为ф22HPB335的钢筋，孔内灌溉1:1的水泥砂浆，内掺早强剂，锚杆（钢筋）水平间距为1500mm，长度为长度及垂直间距如图一所示，钢筋网的直径为6.0mm，间距为200mm×200mm，面层喷射100mm厚的C20砼，使锚杆受力扩散均匀，整体协同作业。
　　
　　4、施工方法
　　4.1基坑降水：本工程在基坑降水施工前，采取基坑周边设置深井，间距不大于7m，当挖至第四层土底时，设置了一道轻型井点降水的施工方法进行整个基坑降水工作,降水示意如下图二所示
　　4.2基坑开挖：本工程基础开挖深度共8.0m，共分四次开挖，第一、二、三次开挖深度为均1.8m,第三次开挖深度为1.6m，最后一次开挖深度为1.0m；每一次开挖完毕后，即进行土壁喷浆后进行土钉与喷射砼面层的施工，待砼面层强度达到设计强度的70%时，再进行下一层土方的开挖，为了防止挖土时基础周边受到扰动本工程采用0.6立方为的小型挖土机，并利用人工修整边坡土方，每层土方所开挖的水平距离不大于7m。对修整后的边坡立即进行壁喷浆处理。
　　4.3喷射第一道面层浆：每层每段边坡修整后，对修整后的边坡立即进行壁喷浆处理，防止土体裸露，造成塌陷。
　　4.4设置土钉：
　　①、成孔：由于本工程基坑壁土质情况及坑面积较小，为了防止成孔时周围土体受扰动,成孔时选用了机动灵活性强、操作方便的洛阳铲施工，每3~4人一把洛阳铲,铲的直径为100mm,铲杆采用分节组装的形式,为了提高成孔效率,经常加入少量的水润滑铲头；在成孔过程中由专业人员做成孔记录，按土钉编号逐一记载土体的特征、成孔质量、事故处理等；在插入锚杆（土钉）前，要逐一进行清孔检查，如孔中出现局部渗水、塌孔或掉落松土，立即派人处理。
　　②、锚杆（土钉）就位：本次锚杆选用ф22HP335钢筋，其水平间距为1500mm，竖向纵距如图一所示，锚杆钢筋置孔中前，先在钢筋上安装对中定位的钢支架，以保证钢筋位于孔位中心且注浆后保证其厚度不小于40mm，支架间距不大于3m。钢支架示意如图三所示。
　　③、注浆：注浆前先验收锚杆钢筋的安设质量，符合要求后方可进行注浆；浆液为1:1的水泥砂浆，内掺水泥用量的1%减水剂和1.2%的膨胀剂，水灰比为0.45，水泥为32.5级普通硅酸盐，砂为细砂，水泥砂浆用搅拌机拌和均匀；本工程采用可移动式的BMY系列0.6ＭPa型的锚杆注浆泵，先由注浆管１注浆，边注浆边缓慢匀速拔出注浆管1，直至注满孔，然后由注浆管2补注浆，将设在孔口的阴浆装置撑开达到止浆效果，注满后需保证3~5分钟，注浆压力为0.6ＭPa。压力注浆如图四所示。
　　4.5喷射砼面层：在喷射砼面层前应先绑扎钢筋网片，锚头处用ф１２的钢筋将钢筋网片与锚杆焊接固定，加强了锚杆与地坑壁喷射砼中的锚固力，网片与坡面的间隙不小于30mm；喷射砼的配合比由试验室出具，水灰比为0.45，最大粒径不大于12mm，内掺水泥用量的２％的早强剂，为了确保砼喷射厚度达到100mm，我们在边坡上隔1500mm，设置垂直的短钢筋头作为标志，本工程采用HPZ6型喷射机，喷射砼的射距距坡面为0.8~1.0m，并使射面垂直于坑壁，喷射共分二次进行先喷射钢筋网后30mm厚的砼，待护壁钢筋网绑扎焊接牢固后再喷射面层70mm厚的面层，喷射顺序是每层土体由下而上（但底部钢筋网片搭接长度范围内暂不喷）。面层砼喷射后待砼初凝后2h即可对其表面进行洒水养护，养护时间为7d，养护时应防止养护水过多而流淌于坑底周边。喷射立面简图如图五所示。
　　4.6成品保护：为了防止地表水浸湿导致成孔塌陷，在坑壁上部上翻1200mm宽的钢筋网护壁，在此以外设置300mm宽的坑顶周边排水沟，为了防止成孔后地表水浸湿造成锚杆孔塌陷，在排水沟以外5000mm设置了50mm厚的砼硬质地坪，详见图一所示；同时为了有少量的地表水渗入基坑壁，地坑壁设置了ф50的滤水管其纵纵横间距不大于3m，滤管设置如图六所示；每一段每一工作面锚杆成孔后立即进行锚杆施工。
　　
　　五、现场测试与监护
　　5.1非工作钉的设置：锚杆支护施工必须进行土钉的现场抗拔试验，来确定支护结构的稳定性，本工程共锚钉共设在3种不同的土层中，每一典型土层中各设置了3根非工作钉，共设置了9根，非工作钉的成孔、注浆施工工艺及使用材料等同其它锚杆施工，但其长度均选定为6m，为了消除加载试验时支护面层的变形对粘结界面强度的影响，测度钉在距孔口处保留了1m长为非粘结段，测试完毕后再用浆体将非粘接段注满。
　　5.2现场测试：本工程9根非工作锚钉，通过用穿孔液压千斤加载，加载时土钉、千斤加载、测力杆三者在同一轴线上，试验时采取分级连续加载，得出试验平均值均不小于设计值的1.25倍，符合规范要求，对注浆的水泥砂浆试块及砼喷射面层的C20砼试块的强度均达到规定要求。
　　5.3施工监测：本工程支护施工监测包括：①支护位移测量，在基坑壁上四角设四个观察点，②地表开裂状态观察，③基坑渗漏水和地下水位的变化；以上观测由一名技术员负责，支护施工阶段，每天2次，施工过程完毕后每天1次，直到支护退出工作为止；整个观测结果未有大的事故发生。
　　六、结束语
　　本工程集水井通过采用以上的全长粘结式锚杆施工技术与采用三级井点降水和按1:0.5~0.7要求放坡，面层铺设钢丝网后喷细石砼面层相比较，该方法确保了基坑支护的稳定性，使集水井的施工工期提前10天完成，相临构筑物的开工日期均提前15天，整个工程竣工日期提前20天，节约经济效益10万元。