超深基坑土钉支护技术

施工技术

摘要：土钉喷锚支护技术在深基坑支护中得到广泛运用，我们在某工程对13.6m超深基坑的钢管土钉＋钢筋岩石锚杆联合支护进行了有益的探索，使基坑安全性和经济性得到较好统一。

关键词：超深基坑；土钉；支护；岩石锚杆1 工程概况

拟建场地经场平后在建筑物范围内场地开阔、地形平坦。本工程1号地坑基坑开挖深度为8.2～13.65米，详见图

1。

图1 基坑平面图

2 地质条件

根据各岩土层特征，基坑开挖影响深度内场地土划分为4层。从上而下土层性质分述如下：

2.1 第四系坡、洪积(Q d1＋p1)

粘土②：褐红色为主，间夹褐黄及褐色，硬塑～可塑状态，稍湿～湿，无摇振反应，光泽弱，稍具光滑，干强度中等，含碎石、角砾15～25％，不具有膨胀性。层厚1.40～6.60m，分布于场地的部分地段。

2.2 第四系冲、洪层(Q pd )

1)粉质粘土③：黄褐、褐黄色，间夹褐红及褐色，硬塑～可塑状态，稍湿～湿，无摇振反应，光泽弱，稍具光滑，干强度及韧性中等，含碎石、角砾15～30％，层厚1.50～11.70m，分布于场地的部分地段。

2)粉质粘土③-1：褐色，可塑状态，湿，无摇振反应，光泽弱，稍具光滑，干强度及韧性中等，含碎石、角砾15～30％，层厚1.00～1.80m，分布于场地的局部地段。

3)卵石③-3：主要成份为砂岩、灰岩，棱角～亚圆形，一般粒径1～6cm，大者8～12cm，充填黄褐、褐色粘性土及圆砾30～35％，稍密，层厚1.30～4.20m，分布于场地的部分地段。

2.3 第四系坡、残积(Q 4d1＋e1)1)粘土④：褐红色为主，间夹灰黄及浅灰色，硬塑～可塑状态，稍湿～湿，无摇振反应，光泽弱，光滑，干强度及韧性中等，含白云风化碎块、角砾15～30％，不具膨胀性，层厚1.50～11.80m，整个场地均有分布。

2)粘土④－1：褐红色为主，间夹褐黄、灰黄、紫红色，可塑～软塑状态，湿～很湿，无摇振反应，光泽弱，稍具光滑，干强度中及韧性中弱，含白云岩风化碎石块、角砾10～30％，具有弱膨胀性，层厚1.00～6.40m，分布于场地的部分地段。

2.4 泥盆系上统宰格组(D 3z )

1)白云岩⑤－1：灰黄、浅灰、灰黑色，强风化，经机械破碎后岩

芯呈砂土状及碎石状。层厚0.50～7.40m，分布于场地的部分地段。

2)白云岩⑤：浅灰、灰色及深灰色，中等风化，岩石节理裂隙及溶蚀现象发育，岩芯上可见0.10～3.0cm溶孔。溶槽存在，大部分无充填物，个别充填石英及方解石晶体，经机械破碎后岩芯呈碎石状及柱状。揭露厚度3.90～24.80m，整个场地均有分布。

3)土层设计参数：各土层设计参数详见表1。

表1 土层参数设计取值

层号 岩性 天然密度

(g/cm 3

) 内聚 力(kPa) 内摩擦角(。

) ① 耕土 1.68 15.1 6.0 ② 粘土 1.85 77.2 8.6 ③ 粉质 粘土 1.91 41.4 7.4 ④ 粘土 1.86 44.5 7.4 ④-1 粘土 1.74 18.0 3.3 ⑤

白云岩

2.74

30.0

46.7

4)荷载参数：取坑边施工堆载为35KN/m 2。

3 项目条件

(1)在距基坑南面和西面约10m 处有新近开挖形成的高度约13m 的边坡，基坑北面约28m 的地方有一深度为6m 的基坑。基坑西南面约150m 处有沉渣池大坝一座。

(2)在基坑开挖到一定深度后会遇到挖掘机难以开挖的白云岩，必须采用爆破方法才可能继续开挖，爆破施工会给后续的锚杆施工和喷射砼带来不利影响。

(3)本基坑施工期间为雨季，强降雨对基坑基坑土层的内聚力有不利影响。

(4)本工程中揭露岩层呈节理裂隙发育，岩层层面倾角约10°，基坑南面的岩层向坑内倾斜，对基坑边壁稳定不利，要引起足够重视。

(5)土方开挖、岩石爆破、坑壁支护、降水等工程同时施工,平面与立体交叉作业，须合理的安排每个工序的开工时间，交叉施工的顺序，才能确保施工质量与施工工期。

(6)工程工期紧，缩短施工工期，加快工程进度，减少基坑闲置时间，是深基坑施工的重要安全手段。

4 技术要求

(1) 基于本工程的周边环境情况，靠高边坡一侧要严格控制坑壁位移，避免引起边坡下滑；

(2)土石方开挖形成支护作业面后，要求支护施工的速度要快,要尽早在开挖后对土体形成封闭，防止土石层长时间暴露，引起坑壁崩塌；

(3)土石方开挖与支护施工交叉作业，因此应认真掌握支护与土石方开挖的协调；

(4) 做好基坑边壁及坑外高边坡的变形观测，观测数据及时汇报给设计工程师，以便做好信息化施工。

5 方案选取从地层条件、施工场地看,本基坑开挖时,不可能全部采用大放坡开挖方案,必须对基坑边坡实行快速而有效的支护。经过充分论证、计算及工程类比：我们认为“钢管土钉喷锚支护+钢筋岩石锚杆”为最佳方案。

从地层条件、施工场地条件看,本基坑开挖时,不能采用大放坡开挖方案,必须对基坑边坡实行快速而有效的支护。经过充分论证、计算及工程类比：我们认为“喷锚支护+岩石锚杆＋坑内外疏排水”为最佳方案。

(1)1#坑南侧中间段长约90m,深约10.5m,上部土层平均约

浅论超深基坑土钉支护技术

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施工技术4.5m，支护方式详见图

2。

图2 1－1剖面

(2)1＃坑南侧两端深度分别约为13.65m、10.5m，现场开挖

揭露已进入基岩, 支护方式详见图

3。

图3 2—2剖面

(3)1＃坑北侧中间段长约90m,深约10.5m,地质报告揭示上部

土层平均约6m，支护方式详见图

4。

图4 3－3剖面

(4)2#、4＃坑及1#坑的其它地段据现场踏勘所了解情况, 地

质报告揭示基坑开挖深度范围内均为岩石层，支护方式详见图

5。

图5：4－4剖面

(5)上部土层与下部岩石层交接处存在软弱结构面,位于交接面

处这排锚杆端部锚入基岩2.5m,嵌岩锚杆由潜孔钻机成孔,孔径为

90mm。

(6)下部岩石中锚杆采用风动岩石钻机成孔,钻孔孔径为

32mm；锚杆采用钢筋灌浆锚杆。

6 重点及难点

(1) 在基坑开挖到一定深度后会遇到挖掘机难以开挖的白云岩，

必须采用爆破方法才可能继续开挖，会给后续的锚杆施工和喷射砼

带来一定的影响。

(2)本工程中揭露岩层呈节理裂隙发育，岩层层面倾角约10°，

基坑南面的岩层向坑内倾斜，对基坑边壁稳定不利，要引起足够重

视。

(3)土方开挖、岩石爆破、坑壁支护、降水等工程同时施工,平

面与立体交叉作业，只有合理的安排每个工序的开工时间，交叉施

工的顺序，才能确保施工质量与施工的顺序，才能确保施工质量与

施工工期。

7 方案实施

在实施过程中，开挖后发现本基坑实际土层与地质报告有显著

的差异，总体表现为岩石埋置深度比地质报告深2～4m,为确保安

全，特别是1＃基坑北边中部，最大土粘土或土夹石(粘土夹白云

岩)层厚度达10m，比地质报告提供的厚度增加了4m。我们立即根

据开挖后的土层实际分布情况和锚杆施工中锚杆是否遇到岩石情

况，进行重新建模分析，按计算分析结果对土层厚度变化大的1＃

基坑北边局部地段进行补强加固，在上部土层原设计钢管锚杆间加

设间距为1.5m，长度从上到下为15m，12m的补强锚杆，把6m以

下仍是土层的锚杆长度从上到下改为12m，9m的钢管锚杆，遇岩

石时改为钢筋岩石锚杆，岩石锚杆嵌入岩石2.5m，如图

5。

图5

通过认真组织施工，并在施工中根据实际地质变化情况进行局

部调整方案，此技术在本超深基坑中得到了顺利实施，后续基础施

工得到了安全顺利进行，以较低的支护造价完成了本工程的13m超

深基坑的支护工作。

通过对以上情况分析，在今后基坑设计中，应注意以下几点：

1)设计时应考虑地质报告的准确性，必要时应对基坑外2.5倍

坑深范围内进行补勘，保证计算分析的基础数据准确。

2)基坑顶部锚杆应比计算结果的长度适当加长，以适应开挖后

土质显著变化后的异常情况。

3)坑顶必须做好排水措施，避免雨污水渗入土层会显著降低土

体抗剪指标中的内聚力。

4)基坑坑内岩石应尽量选用破碎机破碎施工，或采用密集引孔

小药量控制爆破，避免基坑因爆破发生较大变形，影响基坑安全。

8 结论

本工程采用钢管土层锚杆和钢筋岩石锚杆联合支护技术，并在

施工中根据实际情况进行信息化施工，及时进行计算分析，动态调

整实施方案，使基坑支护工作圆满完成，在超深基坑支护中进行了

有益的探索，取得了显著的经济效益。