【摘要】城市高层建筑地下结构建设及其它地下空间的开发利用等工程项目，工程地质、水文地质复杂条件下，选择一种既安全可靠，又经济合理的基坑支护方法非常关键，本文从工程实例出发，介绍地下连续墙加旋喷锚索在砂卵砾石地层深基坑支护工程中的应用，分析探讨设计及施工过程，为较大粒径砂卵砾石地层基坑支护、止水提供了安全可靠、经济合理的围护方法，很好的解决了基坑支护工程中挡土和止水的双重问题。
【关键词】砂卵砾石地层；地下连续墙；基坑支护；挡土和止水
1 前言
目前，我国的城市化进程正在迅速发展，随着城市建设的日新月异，建设用地成为一大问题，为了充分利用有限的土地资源，使其能够发挥更大的社会、经济效益，城市地下空间的开发利用显得尤为重要。随着城市高层建筑及城市地铁等工程建设的飞速发展，使得基坑工程正在向超大、超深的方向发展。基坑工程规模越来越大，基坑周边环境越来越复杂，施工场地越来越受到周围环境的限制，因此，在深基坑支护工程中，选择一个既能保证基坑及周边环境安全，又能最大限度的降低工程造价的设计方案显得尤为重要。本文从工程实例出发，分析探讨了地下连续墙加旋喷锚索在深基坑支护工程中的应用。
2 工程基本情况
2.1 工程概况
拟建某高层建筑位于冀南某市市区中心地带。新建建筑由一栋主楼和裙楼组成，主楼为框架核心筒结构，地上42层，地下3层，裙楼地上8层，地下3层，本工程建设属于原有建筑物扩建工程，新建裙楼及地下室负一层部分与原有建筑物接通，连为一体。
新建建筑位于原有建筑物北侧，拟开挖基坑从现地面算起深度约为20m，局部达到22m，南侧紧邻原有建筑物，原有建筑物地上8层，地下1层，基础埋深约6.6m，天然地基，碎石垫层，筏板基础，原有建筑物距拟开挖基坑坡顶直线距离为1.5m，最近处仅为0.55m，基坑施工对原有建筑物有很大的影响，应采取可靠的保护措施，保证原有建筑物的安全。
2.2 工程地质概况
根据勘察资料，本基坑工程所涉及各土层的物理力学参数见表1。其中，第1～5层为一般性土层，对基坑支护影响不大，第6、7层为砂卵砾石层，粒径比较大，大多为30～150mm范围内，个别达到400mm，对本基坑支护工程设计及施工影响很大，设计时需要重点考虑。
表1 基坑支护范围内各土层的物理力学参数表
2.3 水文地质概况
本场地勘探期间的初见水位为5.9～6.5m，稳定水位约6.0～6.8m，年内水位变化幅度为2.0m左右，属潜水，水位主要受大气降水的补给，随季节变化略有升降。本工程设计地下水位埋深取值为5.0m。
3 地下连续墙加旋喷锚索的应用
3.1 地下连续墙加旋喷锚索的特点
地下连续墙是采用液压成槽机，在泥浆护壁条件下，分槽段开挖出一条狭长的深槽，在槽内吊放钢筋笼，用导管法灌注水下混凝土形成一个钢筋混凝土单元槽段，如此逐段进行施工，在地下形成一道连续的钢筋混凝土挡墙，应用于基坑支护工程，具有挡土、挡水的双重作用。在深基坑支护工程中，既能够满足护坡的要求，又能够很好的解决较大粒径砂卵砾石地层的止水问题，使基坑变形满足设计和相关规范、规程要求，确保基坑边坡及周边已有建筑物和各类市政管线等的安全。
深基坑支护工程一般周边环境都比较复杂，对支护体本身的变形控制要求高，因此，对支护体施加足够的侧向力才能够保证支护体不发生过大的侧向位移，从而保证基坑支护体本身及周边环境的安全。对基坑支护体系能够提供侧向力的结构有两种，一是钢筋混凝土或钢结构内支撑，二是锚索等锚固结构，其中旋喷锚索就是能够提供侧向力的一种锚固结构，具有施工速度快、对地层扰动小、承载力高的特点，与地下连续墙结合应用于深基坑支护工程中，既能够满足基坑支护体系侧向变形限制要求，又不占用主体结构地下作业空间。
3.2 地下连续墙加旋喷锚索的设计
根据勘察资料和前期工程桩施工期间掌握的工程地质资料，本工程基坑支护范围内第6、7层为砂卵砾石层，粒径比较大，大多为30～150mm范围内，个别达到400mm。砂卵砾石地层情况见图1。
本地区基坑支护工程大多采用灌注桩加锚索，并在灌注桩之间施工旋喷桩与灌注桩搭接形成止水帷幕的型式，这种支护方法在砂卵砾石地层中能够满足护坡要求，但旋喷桩施工受到砂卵砾石地层影响成桩效果不佳而不能满足设计对止水的要求，基坑支护体系往往因为漏水导致破坏。砂卵砾石地层护坡桩之间施工旋喷桩与护坡桩搭接形成止水帷幕实际效果见图2（本地区相同地层其它工程）。
根据本工程的地质资料和基坑周边环境，选择基坑支护设计方案，满足护坡要求，达到良好的止水效果，保证基坑边坡和周边已有建筑物的安全，地下连续墙加旋喷锚索的基坑支护型式能够满足。本基坑支护工程的设计方案为：临近原有建筑物一侧采用地下连续墙加旋喷锚索支护型式，基坑内侧采用管井进行疏干。地下连续墙宽度900mm，深度30.2m，并设置7道旋喷锚索，旋喷锚索设计参数见表2。
表2 旋喷锚索设计参数表
3.3 地下连续墙的施工
3.3.1导墙施工
导墙采用现浇钢筋混凝土结构。导墙混凝土强度等级为C30，内配φ16@200×200钢筋网，导墙高度1500mm，厚度200mm，顶板宽度1000mm。导墙内侧宽为设计地下连续墙结构宽度加上60mm施工余量，导墙墙面与纵轴线距离的允许偏差±10mm，内外墙间距允许偏差±5mm，墙顶保持水平。
3.3.2泥浆制备
现场制作钢筋混凝土泥浆池三个，每个泥浆池尺寸为6.0m×8.0m×3.0m，最大储浆量约为430m3。采用优质膨润土、火碱、纤维素等材料配置泥浆，泥浆配合比为：水：膨润土：火碱：纤维素=100kg：8kg：0.1kg：0.03kg。新搅制泥浆比重约为1.03～1.09，粘度约为20～25秒，PH值约为8～9，含砂率约为2%。现场配置的泥浆，每天均进行粘稠度、比重、PH值、含砂率等的检查测试，并随时视成槽情况进行泥浆配比调整，使泥浆性能达到最优。对于不能满足泥浆性能要求的废浆及时清除，并搅制新浆补充。
3.3.3液压成槽施工
按照基坑支护设计方案确定的地下连续墙位置，在导墙顶面上测量放线并按编号划分槽段，地下连续墙标准槽段施工宽度均为6.0m。槽段划分应注意以下几点：（1）使槽段分缝位置远离墙体整体受弯矩和剪力较大的部位；（2）在结构较为复杂的位置，应考虑便于机械成槽和混凝土浇筑施工；（3）墙体内有预留孔洞或重要预埋件时，不得在此位置划分槽段；（4）槽段分段位置应与导墙的施工缝错开。
导墙养护到期后液压成槽机就位，就位前要求场地平整坚实，以满足设备自重和施工垂直度要求，成槽机履带与导墙垂直。成槽机抓斗要对准导墙中心线。为减少成槽机施工的循环时间，提高功效，现场采用自卸卡车在成槽机旁接渣，及时将泥渣运至堆料场暂存，确保导墙边不存泥渣。边开挖边向导墙内泵送泥浆，保持施工槽段内泥浆液面始终保持在导墙顶面下30cm～50cm。
3.3.4钢筋笼制作与安装
地下连续墙钢筋笼制作流程：铺设下层水平筋、焊接固定→焊制桁架及架立筋→铺设纵向钢筋、焊接固定→焊接底侧保护垫块→桁架及架立筋立起、焊接固定→焊接上层纵向钢筋→焊接上层横向钢筋→焊接上层吊点筋→焊接辅助加强筋及上侧保护垫块。
钢筋原材料进场要有质量合格证书，并进行进行核对，钢筋原材料及焊接试件检验合格后方可投入使用，严禁使用不合格产品。主筋采用直螺纹套筒连接形式，箍筋采用搭接焊。主筋和水平筋交叉点以绑扎为主，吊装点附近部位采用点焊，分节的钢筋笼主筋采用搭接焊连接。为防止钢筋笼在吊装时碰撞槽壁，保证钢筋笼垂直度，采用厚度3.2mm、长度300mm、宽度500mm钢板作为定位垫块焊接在钢筋笼上，在每个单元槽段的钢筋笼前后两个面上分别在水平方向设置三块，纵向间隔5m布置定位垫块。钢筋笼起吊点不可使用螺纹钢，应使用圆钢。
本工程中的地下连续墙钢筋笼长度为30.2m，采取整幅一次整体吊装法，使用一台150t吊车、一台100t吊车，两台吊车辅助起吊法，吊放钢筋笼必须垂直对准槽中心，吊放速度要慢，不得强行压入槽内，发现吊装下放困难时应及时吊起并查明原因经处理后重新吊放，不得强行压入，安装到位后固定牢固，保证在灌注混凝土时钢筋笼不再上下窜动。
3.3.5水下混凝土灌注
地下连续墙设计使用C30混凝土进行水下导管法灌注，钢筋笼安装到位后立即进行混凝土灌注，采用吊车配合混凝土导管完成，导管在第一次使用前，需要在地面先做水密封试验。每个施工槽段采用漏斗导管法以两套直径300mm导管对称浇筑，导管下口与槽底距离一般不大于0.5m，导管水平间距不应大于3m，距离槽段端部不应大于1.5m。混凝土面上升速度不小于2m/h，直至灌注到设计标高以上0.6m左右。灌注过程中必须有专人经常测定混凝土面高度，并记录混凝土灌注量，发现异常要及时查明原因并采取处理措施。导管埋置深度一般控制在2～6m为宜，严禁超拔导管。水下混凝土必须连续灌注，不得中断，在灌注过程中，导管不能做横向移动，以防止沉渣和泥浆混入混凝土中，影响混凝土灌注质量。
3.3.6地下连续墙各槽段接头处止水处理
为保证地下连续墙槽段接头处止水效果良好，对槽段接头处做高压旋喷注浆处理。高压旋喷桩布置在地下连续墙接头处基坑外侧，与墙面垂直距离300mm，直径800mm，深度至基坑底面以下4m，个别槽段施工时出现异常的布置2根高压旋喷桩，相互搭接200mm。
为保证旋喷桩施工质量要求，采用以下工艺技术参数：
（1）旋喷提升速度：20cm/min，转速：10～20转/min；
（2）水泥浆液压力：不小于20Mpa，流量为75L/min；
（3）水灰比：1:1，单桩每米水泥用量：250kg。
3.3.7锚索孔封堵处理
锚索施工完毕，采用微膨胀混凝土对地下连续墙上的锚索孔进行封堵，保证锚索孔不漏水。
3.4旋喷锚索的施工
3.4.1施工工艺流程
旋喷锚索施工工艺流程：锚索杆体制作→施工钻机就位→校正孔位并调整角度→钻头安放锚索→摆动钻进至大于设计孔深至少0.5m→边提钻杆边旋喷注浆→回灌补浆→自然养护14天→钢腰梁、角度板、锚头安装→张拉锁定。
3.4.2施工质量偏差控制
旋喷锚索施工时质量偏差控制应符合规范要求：（1）锚索孔位偏差：不大于50mm；（2）锚索倾斜角度偏差：不大于3度；（3）锚索杆体长度：不小于设计长度。
4 监测结果分析
根据基坑支护设计计算，本基坑支护工程的设计最大水平位移为21.3mm，最大沉降量为20mm，见图3。
图3地下连续墙设计计算水平位移、沉降曲线图
地下连续墙施工完毕，基坑开挖到槽底至地下结构施工完毕基槽回填完成，对支护体系及原有建筑物进行了沉降和位移监测，变形量都很小，原有建筑物沉降均匀，且最大沉降量为11mm，边坡最大水平位移量为6mm，均在设计和规范要求的变形允许范围内。基坑开挖后地下连续墙实际情况见图4。地下连续墙止水效果良好，无渗漏水现象，基槽内满足干槽作业要求。
图4 基坑开挖后连排方桩实际效果图
5 结束语
本基坑支护工程针对工程地质条件复杂、基坑周边环境临近原有建筑物、基坑开挖深度较大的特点，采用了地下连续墙加旋喷锚索的支护型式，从施工结果来看，完全能够满足基坑支护需要，既安全可靠，又经济合理，很好的解决了砂卵砾石地层中深基坑支护工程挡土和止水的问题，有着较为广泛的应用前景。
参考文献
[1]建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）
[2]建筑基坑工程监测技术规范（GB 50497-2009）
[3]钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程（DB29-103-2004）
[4]基坑工程手册（第二版） 刘国彬、王卫东主编 中国建筑工业出版社
作者简介：陈虎，1985年生，男，汉族，河北邯郸人，工学学士，注册一级建造师，工程师，主要从事岩土工程设计、施工工作。E-mail：