1 工程概况
某公寓楼, 框架结构, 地下一层, 地上七层, 建筑面积5247m2。公寓楼地下室基坑平面尺寸33.10m×21.70m。基坑开挖深度为-6.80m。场地地面标高±0.00m。楼的周围环境是:西面有一道砖围墙, 距基坑边3m, 东、北面均多层住宅外墙距基坑边分别为4m、2.3m, 南面场地宽阔。施工期间, 必须保证临近建筑物的安全。
场地地质状况, 自上而下土层分布: (1) 粉质粘土厚3.80m; (2) 淤泥质粘土厚11.00m。土体的平均重度γ为19.5kN/m3, 内摩擦角ϕ为32°, 粘聚力C为20KPa。地下水位在地面以下1.50m。
2 支护方案的选择
基坑边坡支护工程应综合考虑工程地质、水文地质、边坡高度、临近建 (构) 筑物、环境条件和工期等因素的影响, 因地制宜, 合理设计, 精心施工。基坑的支护方法有很多, 目前常采用的支护方式有悬壁桩支护, 桩锚联合支护、地下连续墙支护及锚喷支护。锚喷支护和其它支护方式相比, 具有造价低, 占用工期较短, 并且在施工过程中可根据地质情况调整设计方案等优点。本工程在设计计算时按王步云建议的方法[1]进行。
3 锚杆布置及稳定性计算
3.1 选择各设计参数
锚杆长度:L=mH+S0=5.8m, 取L=6m
式中:m为经验系数, 取0.75;H为基坑垂直深度, 取6.8m;S0为止浆器长度, 取0.7m。
锚孔采用洛阳铲成孔 (必要时考虑锚杆钻机) , 其孔径dh为150mm, 锚杆间距Sx、排距Sy满足以下要求:
式中:K1为注浆工艺系数, 取2.3。
因此取Sx=1.2m, Sy=1.75m。
由于锚喷施工与基坑土方开挖同时进行, 因此锚杆的布置必须依据成孔施工条件及土体每次开挖高度的安全而定, 考虑到施工的实际情况, 该基坑采取两步开挖, 每次土方开挖深度为3.5m。
3.2 锚固体内部的稳定性计算
(1) 锚固体的界面摩阻力τ:取55kPa。
(2) 锚喷墙面上的土压力:Q=meKγH=29.13kPa。
式中:K为土压力系数, 取0.388;me为工作条件系数, 不超过两年临时性工程取1.1。
(3) 锚喷体内部潜在滑裂面形式如图1所示。
(4) 锚杆锚固力及端部强度的验算应满足下式:
式中:Fi为第i列单根锚杆的有效锚固力;Ei为第i列锚杆支承范围内面层上的土压力;F1为安全系数, 1.3~2.0, 本工程取1.4。
按最危险处计算, 即:
同时在锚杆端部处应满足:
而在最危险处:
式中:Lc为有效锚固段长度;
q为锚杆所处面层土压力;
dh为锚杆钢筋直径;
fy为锚杆钢筋抗拉强度设计值;以上参数选取及计算均满足安全及设计要求。
3.2 锚杆的布置
本工程在垂深7m高度内布置4排锚杆。锚杆水平间距1.4m, 竖向间距1.6m, 采用Ⅱ级φ22钢筋, 钻孔直径150mm, 倾角10°, M15水泥砂浆注浆, 双向钢筋网片φ6@250, 钢筋网片布置方式呈菱形, 加强钢筋采用φ10与锚杆采用焊接连接。喷射80厚细石混凝土, 水泥采用32.5普通硅酸盐水泥, 碎石粒径0.5cm~1.0cm, 配合比为水泥∶碎石∶砂=1∶2∶2。
锚杆的设置为:第一至三层锚杆采用注浆型锚杆。第四层由于在坡底处应力较集中, 易发生边坡底倾覆和坑底隆起破坏因此采用打入型锚杆, 具体设置为在坑底四周每隔1.2m设置向下打入1.5m长的钢筋, 打入深度为0.5m~1.0m, 并将其与上部锚杆焊接起来, 从而提高锚喷体的抗倾覆破坏能力, 增强稳定性。锚杆层位及锚杆钢筋网片布置见图1。
4 施工工艺和技术保障措施
4.1 施工工艺
施工顺序:测量放线修坡→成孔→锚杆安装→注浆→挂钢筋网片→焊接加强钢筋→焊接锚头→喷射细石混凝土→养护→监测验收。
4.2 技术保障措施
(1) 整个工程的排水措施采用轻型井点降水法。基坑边坡顶面做1m宽钢筋混凝土散水用于保护基坑, 同时防止雨水流入基坑。
(2) 对局部涌水量较大处, 开挖土方后即刻修坡, 然后快速喷射混凝土封闭, 并在水量大的地方插入泄水管。以便将水排出, 避免渗水冲刷, 导致下部淘空坍塌, 危及上部边坡安全;在控制住渗水后, 进行成孔、注浆及喷射砼工作。
(3) 局部有障碍物无法保证锚杆长度时, 可缩短锚杆间距, 加大锚杆密度, 以保证锚杆的锚固力, 促进基坑边坡稳定。
(4) 采用信息反馈法作业, 随时观察及监测上部边坡及坡顶水平位移及地表沉降, 并由多方面信息反馈指导并改进下部护坡设计及施工, 以保证边坡安全。
5 结语
(1) 该工程竣工前, 在经历了一个雨季和回填土方前5个月的基础结构施工工期的实践和考验, 通过跟踪监测没有发现异常情况。基坑边坡稳定, 水平位移和地表沉降均满足边坡设计的有关要求, 达到了预期目的。
(2) 实践证明采用锚喷加固技术进行基坑边坡支护, 成本低、工期短、安全可靠, 具有较好的经济效益及社会效益。
摘要：通过基坑边坡锚喷支护工程实例, 介绍了锚喷支护技术的设计及施工要点, 并提出了相应的施工技术保证措施。
关键词：基坑,边坡,锚喷支护,边坡稳定
参考文献
[1] 王焕义, 等.锚喷支护[M].北京:煤炭工业出版社, 1989.
[2] 中国工程建设标准化协会.建筑边坡工程技术规范[S].GB50330-2002.
