岩土工程设计中深基坑边坡喷锚支护及质量控制

何晓东

（机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710000）

1 深基坑边坡喷锚支护相关概述

1.1 喷锚支护工作原理

喷锚支护是一种将锚索与喷射混凝土相结合的支护方法。其主要原理如下：第一，喷射混凝土：通过高压喷射，将混凝土快速喷射到基坑边坡上，形成一层坚固的混凝土覆盖层，增加边坡的整体稳定性。第二，锚索工作机理：锚索固定在稳定的地下土层中，通过预应力张拉，锚索与混凝土形成整体，提供边坡抗滑、抗翻能力。二者结合使边坡得到双重支护，既有混凝土的坚固性，又有锚索的稳定作用，提高了基坑边坡的稳定性。

1.2 深基坑边坡施工步骤

（1）边坡处理：对基坑边坡进行清理，去除松散的土壤、石块，确保边坡表面平整、坚固。

（2）喷射混凝土：选择合适的混凝土比例和喷射设备对边坡进行高压喷射，使其形成坚固的混凝土层。

（3）锚索布置：根据设计需求和地质条件，合理布置锚索位置和数量，确保其能充分发挥支护作用。

（4）锚索安装：将锚索钻入预定的深度并与混凝土层固结。需要注意的是：锚索的安装深度、角度都要根据地质条件和设计要求精确执行。

（5）锚索张拉：待混凝土达到一定强度后对锚索进行预应力张拉，确保其与混凝土紧密结合，形成有效的支护体系。

（6）质量检查：完成喷锚支护后，要对整个支护体系进行质量检查，确保其达到设计要求，保证基坑施工安全。

2 岩土工程设计中深基坑边坡喷锚支护技术应用

2.1 工程案例

本文以贵州省安顺市西秀区龙家湾区域开挖拟建的地下室工程为例，经过详细地质勘察和设计规划，确定了基坑边坡为土坡，其中，东、西、南、北四面都存在深基坑，其深度范围为4.0～11.2m。结合基坑深度与周边土体条件，决定采用喷锚支护技术进行稳固。此技术旨在通过高压喷射混凝土与锚杆的结合，形成坚实的支撑结构，以确保施工过程中的土坡稳定。深基坑边坡的实际长 度 为40m、35m、171m、23m、252m、71m 和48m，而对应的切方最大高度分别为11m、9.5m、9m、6m、7m、7m 和11m，如图1 所示。基于这些数据进行了严格的锚杆布局和喷射混凝土配比设计。考虑土层的受力特点与变形规律，对锚杆的锚固长度、锚杆的布置间距和锚杆的施工工艺进行了细致设计，确保其能有效抵御土体的侧向压力，避免土坡的滑动或崩塌，从而确保整个深基坑施工过程的安全性和稳定性。

图1 工程深基坑数据

2.2 支挡工程设计

结合岩土工程深基坑施工要求，通过锚拉桩墙体系进行支护，支护具体参数见表1。根据施工要求，使用圆形截面的围护桩，桩直径为1.2m、间距为2.5m；主筋采用直径30m、间距200mm 的HRB400 型号；箍筋采用直径15m、间距200mm的HRB300 型号；加强筋直径为15m、间距为2m。控制好工程材料，确保施工得到有效落实，降低施工风险。

表1 锚拉桩墙体系相关参数

2.3 钻进成孔

在岩土工程中，深基坑边坡的稳定性是确保整个工程成功的关键。在使用喷锚技术进行支护时，应采取以下措施完成钻进成孔设计工作：一是成孔深度与位置。钻孔深度应基于地质条件和锚索预计的受力情况确定。通常情况下，成孔深度应超过潜在滑动面的深度，以确保锚索固定在稳定的土层中。此外，成孔位置应均匀分布，以保证边坡得到均匀的支护力。二是孔径选择。孔径的选择直接关系锚索的固定方式和喷射混凝土的施工效果。孔径过大可能会导致锚索固定不牢，而孔径过小则可能影响混凝土的喷射效果。孔径通常应在75～150mm 之间。三是钻头类型。根据土地的硬度和成分选择合适的钻头。在较为坚硬的土层中使用硬质合金钻头，而在较为松软的土层中使用螺旋钻或泥浆钻。四是钻进角度。为确保锚索的张拉作用能有效地支护边坡，钻孔应保持一定的倾斜角度，一般为10°～20°。

2.4 锚杆安装与注浆

在岩土工程中，深基坑边坡的喷锚支护是确保施工安全、提高工效的关键环节。而在此技术应用中，锚杆的安装与注浆步骤起到决定性作用。为此，在岩土工程设计中，应做好以下几方面内容：一是锚杆选择和预处理。选择的锚杆应具有良好的抗拉、抗扭能力，且要预防锚杆的腐蚀，延长其使用寿命。在安装前，锚杆应进行预应力拉伸试验，确保其符合设计要求。二是安装角度和深度。锚杆的安装角度和深度应根据地质条件和工程需求决定。一般建议锚杆的倾斜角度为10°～20°，以确保锚杆能有效支撑土体。三是注浆材料选择。注浆材料应具有良好的流动性、粘结性和早强性。常用的注浆材料为水泥基胶浆，其中含有适量的膨胀剂和早强剂。四是注浆压力和时间。注浆压力应根据地质条件、锚杆直径和孔深决定。一般情况下，注浆压力为0.5～1.5MPa。注浆时间则要确保胶浆充分填满孔洞，通常持续时间为15～30min。五是张拉预应力。锚杆安装完毕并注浆固化后需要进行张拉预应力处理。张拉力度应为设计荷载的70%～80%。通过对相关深基坑工程数据分析，得出使用推荐的注浆压力范围（0.5～1.5MPa）的工程，其锚杆的稳定性比其他压力范围的提高了18%。经过适当的张拉预应力处理的锚杆，其使用寿命相比未进行预应力处理的提高了25%。注浆压力与锚杆稳定性对比见表2。

表2 注浆压力与锚杆稳定性对比

2.5 绑扎钢筋网

在岩土工程中，深基坑边坡的稳定性取决于多个支护技术的综合应用，其中钢筋网的使用与其绑扎设计起到了决定性作用。为确保工程的安全和经济性，对钢筋网的选择与绑扎方式的设计需要进行深入探讨。

（1）钢筋网选择。选用的钢筋网应具备高强度、良好的韧性和较长的使用寿命。常用的为HRB400 和HRB500 钢筋，其抗拉强度分别为≥540MPa 和≥630MPa。

（2）网格尺寸与形状。网格的尺寸应根据土体的特性和工程的大小决定。常见的网格尺寸为150mm×150mm 或200mm×200mm，以确保支护的均匀性。

（3）绑扎方式。钢筋网的绑扎方式关系其在受力时的稳定性，通常采用交叉绑扎和平行绑扎相结合的方式，确保钢筋网在受到不同方向的力时都能稳定支撑。

（4）绑扎用材料。绑扎用的铁线应具备一定的抗拉强度和耐腐蚀性，通常选择镀锌钢丝。

（5）连接方式。在多层钢筋网之间的连接应确保连接稳固，可以采用焊接或绑扎的方式。焊接时应注意焊缝质量，确保其完整性，如图2所示。

图2 深基坑边坡钢筋网

2.6 喷射混凝土

在岩土工程的深基坑边坡支护过程中，喷射混凝土技术是一个不可或缺的环节。喷射混凝土与锚杆、钢筋网结合形成了一个坚固的整体，起到了显著的支护作用。喷射混凝土的质量和施工技术都是工程稳定性和经济效益的关键。第一，混凝土材料选择。喷射混凝土的材料应具备良好的流动性、早强性和抗裂性，常用硅酸盐水泥，其中掺入适量的聚合物改性剂，提高混凝土的抗裂性。使用硅酸盐水泥并加入适量聚合物改性剂的工程，其裂缝发生率比常规混凝土减少了20%。第二，喷射技术。喷射混凝土的施工需要确保均匀、紧密地覆盖在待支护面上。使用的喷射机应有足够的喷射距离和压力，通常要求喷射距离为2～3m，喷射压力为0.4～0.6MPa。第三，厚度控制。喷射混凝土的厚度取决于工程的大小和土体的性质，常见的厚度为80～120mm，以确保其有足够的强度支撑土体。第四，固化和养护。喷射后，混凝土需要在适当的温湿条件下固化和养护，以达到设计的强度。常见的养护方法是覆盖湿布或使用化学养护剂喷雾，如图3 所示。

图3 深基坑边坡喷锚

3 岩土工程设计中深基坑边坡喷锚支护质量控制对策

3.1 围护桩施工质量控制

在深基坑工程中，围护桩的稳定性对于确保工程安全和防止周围环境受到破坏具有至关重要的意义。根据案例数据，采用直径为1.2m、桩间距为2.5m 圆形截面的围护桩，为确保围护桩施工质量和施工稳定性，需做好以下几方面工作：一是预施工地质勘察。对施工地进行详细的地质勘探，确保围护桩的设计参数与实际土层特性相匹配，预防由于地层变化导致的不稳定情况。二是混凝土质量监控。确保混凝土的强度、韧性和渗透性均达到设计标准，定期进行混凝土强度试验，确保其强度满足桩体的承载要求。三是施工工艺控制。严格执行桩身垂直度和偏差控制，在施工过程中采用专业仪器进行监测，确保桩身垂直度误差在允许范围内。四是地下水位控制。地下水可能对围护桩施工造成不利影响，应进行水位监测，并采取相应措施降低水位。五是邻近建筑物与设施监测。定期检测周边建筑物的沉降和位移，确保围护桩施工不对其产生不良影响。

3.2 锚杆（索）施工质量控制

在深基坑边坡支护中，锚杆（索）起着至关重要的作用，它贯穿于固结介质，发挥预张拉和锚固作用，保证基坑的稳定性。为了确保其稳定性，施工质量控制成为每个岩土工程的核心要点。第一，材料与参数确认。要进行钢筋材质、锚固体系、防腐措施等核查，保证锚杆（索）具有足够的抗拉、抗弯、抗扭强度。设计中计算的锚杆长度、角度、预张拉力等参数必须严格按照施工现场的实际情况进行微调。第二，钻孔质量控制。确保钻孔设备的精度，钻孔的垂直度、方向和深度都必须达到设计要求。同时，钻孔时要对孔壁稳定性进行实时监测，防止孔壁坍塌。第三，注浆质量控制。使用合格的水泥浆，且其流动性、水灰比、凝结时间等参数均应满足工程要求。实时检测注浆压力，确保其在规定范围内，并保证浆液充满孔隙，形成连续的锚固体。第四，张拉过程控制。根据锚杆（索）的材质和规格使用专业张拉设备，实时监测张拉力度，确保其在设计的预应力范围内，而且每根锚杆的张拉力要均匀。

4 结语

综上所述，在岩土工程设计工作中，充分考虑工程现场深基坑边坡坍塌和滑坡问题，并采用喷锚支护方式提高深基坑边坡的稳定性，可降低岩土工程施工难度和施工风险。在本次研究中，结合喷锚支护技术的应用目的和应用原理，在岩土工程设计中充分考虑深基坑边坡喷锚技术应用要点，做好支挡工程、钻进成孔、锚杆安装与注浆、绑扎钢筋网、喷射混凝土等设计内容，确保设计方案在实际应用中满足岩土工程施工标准要求。