浅谈喷锚网支护的应用与发展

浅谈喷锚网支护的应用与发展

金小宝 沈水涛 范垂珅

中建八局第四建设有限公司 上海市 201206

[摘要]伴随着中国经济的崛起和社会需求的扩大，建筑工程得到了飞速发展，人们对工程体系和工艺的探索也越发深入，一项项新的成果从理论走向实践。在这其中，基坑支护因其本身的重要性和复杂性，受到了广泛关注和研究。喷锚网支护正是在这样的背景下出现并得到大规模应用的一种基坑支护形式。喷锚网支护有着众多显著的优点，能适应复杂的土体情况，并保持足够的稳定性支持工程作业的安全。本文将主要介绍喷锚网支护的发展历史和应用情况。

[关键词]基坑工程 喷锚网支护 发展历史 应用情况

1 基坑工程

1.1基坑工程发展历史

基坑工程是一项历史悠久并且错综复杂的工程。当人类第一次开始建造房屋时，广义上的基坑工程就已经出现，陕西西安出土的半坡人遗址表明，五六千年前，半坡人就开始建造半地穴式房屋，这也许是房屋基坑最早的表现之一。而直到20世纪中叶，伴随着人们的研究，基坑工程才真正得以重视。20 世纪 30 年代，Terzaghi 等展开了对基坑工程中的岩土工程问题的详细研究；40年代， Peck 和 Terzaghi 等对土方开挖的稳定和支撑的内力提出了计算方法，50年代 Eide 和 Bjerrum 等分析了基坑坑底的隆起问题；直到现在，近百年的时间里，人们对基坑的研究越发深入，一种种新的基坑支护形式被提出和应用，基坑工程早已成为工程施工中的重难点项目而被关注。

我国对于基坑工程的研究起步较晚，但发展迅速。直到20世纪80年代，伴随着改革开放的进行，大量建筑项目在大江南北立项进行，对基坑的研究也才提上日程。特别是到了90年代后，高层建筑开始涌现，基坑成了高层首先要面对的问题。由于基坑工程的复杂性，尤其是地下土体和地下水的多变性，在早期我国的基坑工程事故概率很高。但随着研究的深入和工程经验的累积，理论体系不断完善，许多先进、新颖的支护形式被提出应用，基坑工程的事故概率已经被预计和控制。

1.2基坑围护的主要分类

基坑支护种类繁多，分类方法也暂无定论。通过查阅文献和整理研究，本文将基坑围护分为以下几种形式。

1. 自然放坡围护结构；

2. 喷锚网围护结构；

3. 土钉墙围护结构；

4. 悬臂式围护结构；

5. 拉锚式围护结构；

6. 重力式围护结构；

7. 沉井围护结构；加筋水泥土墙围护结构等其它型式围护结构。

1.3基坑围护的发展趋势

随着工程实际的需求，基坑形式越发多样复杂。总结而言，基坑工程呈现出场地紧凑、深度变大和规模庞大这三个特点。越来越多的新型围护形式根据这三个特点针对性的提出和应用，经过实际的检验，诸多围护形式脱颖而出，得到大范围应用和推广，喷锚式围护结构正是其中之一。

2 喷锚式围护结构

2.1喷锚式围护结构的发展

喷锚网支护结构是喷射混凝土、钢筋网片和各种锚杆联合支护结构的简称。利用高压喷射的混凝土和打入土体中的锚杆，能形成稳定的支护结构保证工程施工，钢筋网片能防止土体松动分离，将混凝土和锚杆联合形成共同作用的体系，有效的形成围护结构。

值得注意的是，我国对于喷锚网围护结构的研究已经趋于世界前列。1992年，总参工程兵科研三所的科研项目“土中喷锚网支护设计方法的研究”通过对喷锚网技术的深入研究，针对不同工程地质条件尤其是特殊不良地质体如淤泥、流砂、软土及强膨胀土和建筑设计要求提出了一整套喷锚网支护参数设计计算方法和建造方法，也就是岩土深基坑喷锚网支护法。这一科研项目获得了国家人防委([1992]7 号文件)科技进步一等奖。1993年，总参工程兵科研三所又继续研究完善岩土深基坑喷锚网支护法，并组织在全国范围内推广应用，如今，这一方法已经成熟，并在亚洲范围内有了良好影响。

2.2喷锚网围护结构的施工工艺流程

喷锚网围护结构的施工工艺流程主要包括：专家论证确定开挖方案→设置监测点并测试→开挖一层土方并清理→喷底层混凝土→钻孔安插锚杆并注浆→编钢筋网→喷面层混凝土→监测并根据结果补强混凝土→进行下一层施工直到结束。

2.3喷锚网围护施工细部

1）施工前准备

基于基坑工程的危险性，在进行喷锚网围护施工前，施工人员一定要充分阅读设计文件，了解现场土体条件和周边环境，针对性编写施工组织设计，对突发情况有预计和补救措施。同时，要保证施工材料的质检合格，符合设计文件要求；施工过程中的相关机械设备，如混凝土喷射机、注浆机和空压机等要配套齐全，运行稳定。

2. 土方开挖和造孔

土方开挖需分层进行，要求做到开挖一层、支护一层；未完成上一层支护时，不得开挖下一层土。每层开挖深度要综合考虑设计施工方案和现场土质条件，不得欠挖超挖，及时清理开挖土方余土，修整基坑壁面。

造孔方法分为人工和机械两种，可根据工程实际合理选择。在造孔前要注意标记出孔位，孔的直径不得小于Φ60mm，一般在Φ100mm左右。锚孔深度在造孔时应大于设计长度5-10cm，倾斜度符合设计要求。造孔完成后要将孔清理干净，当发现地下水量较大时要预留排水孔。

2. 锚杆和注浆

造孔完成后，要进行锚杆的放置。锚杆直径一般采用25mm和28mm，锚杆钢筋的接头应采用焊接的搭接接头，焊接长度为 30d，且不小于50mm，并排钢筋的连接也应采用焊接。为保证锚杆在孔洞中心，要为每个锚杆设置对中支架。锚杆体放入孔内深度不应小于锚杆长度的 95%，杆体安放后不得随意敲击，悬挂重物。

注浆中水泥宜使用普通硅酸盐水泥，不宜采用矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥，不得采用高铝水泥。

2. 铺设钢筋网片和喷坡

喷锚网支护的钢筋网所用的钢筋一般为φ6 或φ8，网格尺寸应符合设计要求，一般为15~25cm的正方形。铺设钢筋网片时，要根据施工作业面分层分段进行，网片之间的搭接采用焊接或者绑扎。焊接的搭接长度不小于5倍D，绑扎的搭接长度不小于30倍D。在铺设钢筋网片时应注意与锚杆的连接，可采用焊接方式。

钢筋网片铺设完成后，即可开始为喷射混凝土做准备。喷射混凝土用的材料应与注浆相同，砂的含水率应控制在5%～7%，石子应采用卵石、碎石等，速凝剂必须采用符合标准的产品。配合比根据设计要求确定，一般采用水泥：砂：石重量比为 1:(2～2.5):(2～2.5)；水灰比一般采用 0.40～0.50；速凝剂的掺量应视地质条件确定，通常为水泥重量的 3%左右，特殊情况下可减小或增大比例。

混合料应搅拌均匀，颜色一致，随拌随用，不掺速凝剂时，存放时间不应超过 1h，掺速凝剂时，存放时间不超过 20min。 喷射时喷头处的工作风压以保持在 0.10～0.12MPa 为宜，喷头与受喷面应尽量垂直，并保持在 0.8～1.0m 的距离。喷射应自下而上进行，喷头运动一般按螺旋式轨迹一圈压半圈均匀缓慢地移动。 挖出的作业面修理平整后，应尽快进行初喷混凝土，以稳定壁面，防止松散土塌落，初喷厚度一般为 3cm。钢筋网铺设完毕后进行复喷，一次喷射厚度为 5～7cm。喷射混凝土接茬，应斜交搭接，搭接长度一般为喷射厚度的 2 倍以上。对于较大局部超挖和小塌方部位，一般应以喷射混凝土加短摩擦锚杆和钢筋网进行填补，并与其他部位圆滑相接。回弹物应及时回收利用，但不宜作为喷料重新喷射。喷射混凝土终凝后 2h 应浇水养护，保持混凝土表面湿润，养护期不少于 7 天。

2.4喷锚网围护结构的特点

深基坑喷锚网支护法，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度、变土体荷载为支护结构体系的一部分为其基本原理。喷射混凝土在高压空气作用下高速喷向土层表面，先期骨料嵌入表土层内,并为后继料流所充填包裹,在喷层与土层间产生“嵌固层效应”,并随开挖逐步形成全封闭支护系统;喷层与嵌固层具有保护和加固表土层,使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落,以及隔水防渗等作用。锚杆(索、管等)内锚固段深深锚固于滑移面之外的主体内部,其外锚固端同喷网联为一体,可把边壁不稳定体“危机”转移到内锚固段及其附近并消除于无形。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性,能有效地调整喷层与锚杆内应力分布。喷锚网主动支护土体,并与土体共同工作,具有施工简便,快速,及时,机动,灵活,适用性强,随挖随支，挖完支完,安全经济等特点。其工期一般比传统法短 30～60d 以上(即省下全部打桩、筑墙等的时间),工程造价低 10%～30%。支护最大垂直坑深,目前已达 18m,建成淤泥(局部少量杂填土)基坑深达 10m。显而易见，喷锚网支护法不仅能有效地用于一般岩土深基坑工程支护,而且能有效地用于支护饱和松砂、淤泥、厚杂填土、饱和土、软土等不良地质条件下的深基坑。此外,它还能快速、可靠、经济地对采用传统法或改良法施作的将要或已经失稳的基坑工程进行抢险加固或滑塌处理。