高层建筑工程深基坑的喷锚支护施工技术研究

摘要：阐述了深基坑土方开挖方法、开挖面混凝土喷射、锚杆旋转喷射注浆施工、对地下水渗漏的处理等方面的深基坑喷锚支护技术。将该深基坑喷锚支护施工技术应用于某高层建筑深基坑案例，通过实例验证了该项施工技术可提高深基坑支护整体稳定性，达到在深基坑内进行地下室安全施工的支护效果。

关键词：高层建筑；深基坑；喷锚支护；施工技术

0 引言

高层建筑的深基坑內大都通过设置地下室等结构来提升地下空间的利用率。地下室作为高层建筑承重结构，对深基坑支护施工提出更高要求[1]。在安全措施到位的情况下，采用适宜的施工方法提升地下工程质量，使得地下室能够安全正常使用。

根据土层强度对深基坑周边进行喷锚支护，使深基坑周边土体处于稳定状态，有利于高层建筑地下室等结构安全施工。

1 深基坑喷锚支护关键技术

喷锚支护是喷射混凝土、锚杆和钢筋网支护的总称。喷锚支护的主要施工机具包括钻机、空压机、混凝土喷射机、注浆泵、混凝土搅拌机、张拉设备和锚杆等。

将钢筋网固定在深基坑的开挖面上，将混凝土喷射在钢筋网上，使钢筋网、混凝土层与深基坑开挖面形成一体，钻孔、注浆、形成锚固体，通过锚索对锚杆进行张拉，以此对深基坑开挖面土体形成约束。喷锚支护能够在每个开挖面上进行有效支护，保障高层建筑深基坑地下室施工的安全性和应用性[2]。

1.1 深基坑土方开挖方法

对深坑基的开挖和支护，要由上到下分层施工，开挖一层土体，修整一层深基坑的开挖面，随即铺设钢筋网，并进行混凝土喷射，然后进行锚杆钻孔、锚杆注浆和锚索张拉。以此类推，完成深基坑土方开挖和深基坑土体加固施工。

在土方开挖时，需将新开挖的作业面放置9h后，再进行下一层开挖作业。在挖掘下一层土方时，要保证锚杆注浆体达到设计强度。在开挖过程中，要对每一层开挖面进行修整，以利于铺设钢筋网和混凝土喷射施工。

1.2 开挖面混凝土喷射

在混凝土喷射之前，要对边坡表面进行整平，防止发生影响施工质量的问题。在完成基坑边坡整平后，铺设钢筋网。上述准备工作完成后，使用混凝土喷射机对深基坑开挖面进行混凝土喷射。混凝土喷射时，要减小喷头与边坡表面之间的距离，将喷射距离控制在1.2m左右；同时将喷射角度控制为直角。这种喷射方法可增加钢筋网与坡面混凝土的紧实程度。

喷射过程需要进行两次，在第一次喷射完成后，需要等到混凝土终凝，并完成锚杆钻孔和注浆加固了深基坑周边土体之后，才能进行第二次混凝土喷射。通常情况下进行第二次喷射的间隔时间大约为2h。根据混凝土的平整性要求，适当调整其水灰比，防止发生干裂问题，防止混凝土在凝固前产生位移，以提升喷射质量，增加耐受力，提升抗压强度。

1.3 锚杆旋转喷射注浆施工

1.3.1 施工方法

在实施深基坑喷锚支护施工时，可采用跳打法（隔一根打一根）进行锚杆旋转喷射注浆施工。钻孔的孔径设置为120mm，注浆时水灰比控制为1：1.5，注浆时的压力值取15MPa，锚杆孔位放线时的允许误差为±3cm。在钻孔施工之前，为了保证锚杆的自由段将拉力传递到锚杆的锚固段，需要将锚杆的自由段穿上聚乙烯管套。

在锚杆旋转钻孔施工过程中，通过高压喷注浆来提升土体的抗剪强度。使用注浆泵配合钻机施加注浆压力，能够有效进行旋转钻进[3]。在旋转钻进过程中进行注浆喷射，同时控制钻杆中的水泥浆注入量。通过注浆，将钻杆周围的土体形成柱状锚固体。当水泥浆溢出孔口时需要立刻停止注浆。锚杆旋转喷射注浆施工示意如图1所示。

1.3.2 受力分析

等到锚杆锚固段的注浆土体强度达到设计规定时，使用锚索对锚杆进行张力加载，以加固深基坑开挖面土体，加载速度要小于0.01mm/s。锚索的养护时间为7d，当锚索的承受力达到规定标准后，要检测锚索的合格程度。在锚固段受力分析中，消除锚固段摩擦力的不均匀分布问题，运用弹性力学对旋喷锚杆锚固段进行计算，可得到其轴向拉力。该计算公式如式（1）：

（1）

式（1）中：N为轴向拉力值，G为锚杆水平拉力值，α为锚杆倾角。

通过对锚杆拉力值进行计算，获得锚固段与其周边土体之间的安全系数值。控制锚杆的直径和长度，在不破坏锚杆弹塑性的同时，设定锚固体与周边土体之间的接触面处于弹塑性工作状态，这样就能避免存在大量的误差值。

1.4 对地下水渗漏的处理

在进行土方开挖和边坡混凝土喷射施工时，需要对地下水进行处理，防止出现渗透问题。如果基岩缝隙中发生的渗漏无法控制，会造成大量墙面腐蚀，降低施工安全程度[4]。在深基坑施工中，应根据实际需要、按照一定距离设置降水坑，并使用抽水泵将降水坑中的地下水排除。可从两个方向挖排水沟，并在交汇处安置混凝土管井进行排水。

在施工过程中，如果两侧围护桩之间出现渗漏现象，应根据施工现场条件，在深基坑外侧采用高压旋喷方式，在漏水点上下5m处设置Ø580mm旋喷桩帷幕，能够起到止水作用，给深基坑施工创造安全环境。

2 实例分析

2.1 应用案例

2.1.1 工程概况

高邑特色小镇项目施工建筑面积约60万m2，包括30栋5层生产厂房、14栋11层职工宿舍楼，以及展厅、物业楼、幼儿园、食堂及园区市政工程等。其中高层建筑深基坑地下室底板距地面深度为10m，地面设计标高为40m。该高层建筑以钢筋混凝土静压桩为基础，采用框架剪力墙结构。地下室的防水等级为三级，其抗渗强度为S5。场地土为中软土，建筑场地深基坑周边土层地质状况如表1所示。

在钻探深度范围内，土层接受降水渗透，根据不同时间变化形成一定地下水位。通过勘测获得水位标高为5.9m。根据土体空隙承压水位变化，深基坑开挖深度达到5.8m时，水对基地造成较大影响。工程选择混凝土预制桩，桩端持力层为中风化粉砂泥岩。地下室底板为防水钢筋混凝土梁板。深基坑长度为115m，安全等级为一级。

2.1.2 施工方法

根据该高层建筑地质状况，判断地基承载力与建筑荷载之间的关系，决定对深基坑采用本文所述喷锚支护技术进行施工。基坑外围采用止水帷幕，在开挖面加设工法桩支护。在施工过程中，开挖面挂钢筋网喷射混凝土起到挡土作用，保护外层土不易滑落[5]。

锚杆施工时采用逆作业法，即在边坡开挖过程中自上而下，边开挖、边施工，不等待开挖完毕后再进行锚杆施工，以保证施工过程中基坑周边土体的稳定。采用喷锚支护方式不仅能够有效解决基坑安全问题，还能节约工程造价。

2.1.3 质量检验

为检验上述深基坑喷锚支护施工技术的应用效果，在深基坑施工过程中设置了10个测量点。对开挖面土层进行分段加固处理后，通过测量得到土层的力学参数，运用该参数计算锚杆的轴向拉力值。将轴向拉力值70kN以下设为预期目标，以满足边坡稳定的施工需求。

由于该深基坑地质条件复杂，在深基坑稳定性不高的部位添加监测设备，对变形程度进行监测。按照深基坑周边的地质情况，获得对应土体的抗剪强度指标。使用支护设计软件对深基坑剖面进行计算分析。经过现场勘测，对深基坑剖面进行受力分析[6]。在该深基坑开挖过程中出现了水喷涌现象，在经过排水处理后，采用分段处理的方法对深基坑土层进行实验，经检测得出土层的力学参数。

2.2 应用结果与分析

2.2.1 锚杆轴向拉力

根据力学参数值，计算锚杆上的轴向拉力值。锚杆轴向拉力值计算结果如表2所示。

2.2.2 分析应用结果

由测量结果可知，在所有的测量点中，锚杆轴向拉力值的检测结果均在70kN以下，这说明应用本文提出的喷锚支护技术进行施工，能够满足建筑边坡的稳定性需求。应用本文所述喷锚支护技术进行施工后，能够将深基坑开挖与支护进行错时同步施工，可缩短施工周期。

综上所述，通过对高层建筑地下室深基坑边坡和立面进行混凝土喷射施工，使得喷射层与土层形成稳固效应，能够提升深基坑边坡和立面的稳定性，及时控制土层的变形。通过对高层建筑地下室深基坑进行锚杆稳固施工，得锚杆能够固定在土体内部，可大幅度提高深基坑周边土体的稳定性，增加土体强度，减少土体位移量。

总之，通过应用本文所述喷锚支护施工技术，可实现深基坑支护的整体稳定，可达到在深基坑内进行地下室安全施工的支护效果，可为高层建筑提供坚实的基础。

3 结束语

通过对深基坑喷锚支护施工技术进行改进和创新，提升了高层建筑深基坑加固的效果，保证了高层建筑地下室的安全施工，提高了高层建筑地下室的施工进度。但是本文所述深基坑喷锚支护施工技术尚未研究工期合理分配问题、承载力测量以及安全施工等方面问题，在今后研究中要予以改进。

参考文献

[1] 熊华兵.建筑工程施工中深基坑支护施工技术探讨[J].中国建筑装饰装修，2023（7）：165-167.

[2] 韩忠民，严寒.ZM.H深基坑免支护逆作法技术[J].建筑结构，2022，52（S2）：2239-2245.

[3] 詹晓波，纪元刚，王家鹏，等.建筑密集地区深基坑逆作法设计与施工技术研究[J].建筑结构，2022，52（S1）：3077-3081.

[4] 陈海阳，何飞，王传波，等.杂填土超深基坑固结注浆结合双排钢管桩支护施工技术[J].建筑结构，2022，52（S1）：3108-3112.

[5] 郑剑辉，朱晔.某超大面积深基坑围护设计施工方案的实践与研究[J].建筑技术，2023，54（3）：341-343.

[6] 王滔.深厚软土地层条件下地铁车站基坑支护体系变形特征及控制研究[J].建筑技术，2023，54（1）：96-99.