基坑支护工程之喷锚支护

一、什么是基坑支护？
基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。

深基坑支护的常见类型如下表：

二、基坑支护工艺流程

这里介绍一下下常见的锚杆喷锚支护工艺流程。
（一）锚杆施工
1、原材料备置
①锚杆材料：锚杆材料要按照设计要求规定的材质、设备备料，并进行调直、除锈、除油，以保证砂浆锚杆的施工质量和施工的顺利进行。
②水泥：普通水泥浆选用普通硅酸盐水泥，在自稳时间短的围岩条件下，宜用早强水泥砂浆锚杆。
③砂：宜采用清洁、坚硬的中粗砂，粒径值不宜大于3mm，使用前应过筛。
④配合比；普通水泥砂浆的配合比：水泥、砂宜为1:1-1:1.5（重量比），水灰比宜为0.45-0.50.
⑤砂浆备置：砂浆应拌合均匀，随拌随用，一次性拌合的砂浆应在初凝钱用完，并严防石块杂物进入，主要为了保证砂浆本身的质量及砂浆与锚杆杆体、砂浆与孔壁的粘结强度，也就是为了保证锚杆的锚固力和锚固效果。
2、锚杆孔的施工：
①孔位的布置：孔位应根据设计要求和围岩情况布孔并标记，偏差不得大于20mm。
②锚杆孔径：砂浆锚杆的锚杆孔径应大于锚杆孔直径15mm；
③钻孔方向：锚杆孔宜沿隧道周边径向钻孔，但钻孔不宜平行岩面。
④钻孔深度：砂浆锚杆孔深不应大于±10cm。
⑤锚杆孔应保证直线。
⑥灌浆前清孔：钻孔内若残存有积水、岩粉、碎悄或其他杂物，会影响灌浆质量和妨碍锚杆杆体插入，也影响锚杆效果。因此，锚杆安装前，必须采用人工或高压风除孔内积水和岩粉、碎悄等杂物。
3、锚杆安装
①砂浆：砂浆锚杆孔内的砂浆也应采用灌浆灌和注浆管进行注浆。注浆开始或中途停止超过30分钟时应用水润滑灌浆罐及其管路，注浆孔中压力不得0.4Mpa，注浆是应堵塞孔口，注浆管应插至孔底5-10cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，并用手将水泥纸封住孔口。
②锚杆安装：锚杆头就位孔口后，将堵塞孔口水泥纸拆开，随即迅速将锚杆插入并安装到位，若孔口无水泥砂浆溢出，说明注入沙将不足，应将杆体拔出从新灌浆后，在安装锚杆，锚杆杆体插入孔内的厚度不宜小于设计规定，锚杆安设值不得随意敲击，三天内不得悬挂重物。
③钻孔注浆的饱满程度，是确保质量的关键，工艺要求注浆管插到距孔底5-10cm，并随砂浆的注入而缓慢匀速拔出，就是为了避免拔管过快而造成孔内砂浆脱节，砂浆不足时应从注砂浆，这都是为保证锚杆全长为足够饱满的砂浆所握裹，保证其锚固效果。
④普通砂浆锚杆安装不久，随意敲打杆体将影响砂浆与锚杆杆体、砂浆与孔壁的粘结强度，降低锚杆的锚固力。普通砂浆三天所能达到的强度为28天强度的40%左右，因此，规定三天内不得悬挂重物，不但是为了保证锚固质量，也是为了防止发生安全事故。
4、注意事项
①注浆工艺：先将水注入注浆机内，水占泵体积的2/3，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，然后再将已经调好的砂浆导入泵内，将注浆管插入锚孔眼底，将泵压盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开泵阀开始注浆，在气压推动下，水在前，砂浆在后，水湿润泵体和管路，引导砂浆进入锚孔中，随着砂浆不断进入眼底，注浆管跟着用推或锤击的方法，把锚杆插入眼底，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失。
②注浆压力不宜过大，保持在2kg/cm2为好。
③压注砂浆时，必须密切注意压力表，发现压力过高，须即停风，排除堵塞。
④注浆管不准对人放置，注浆管在未打开风阀前，不准搬动，关节闭密封盖，以防高压喷出物射击上人。
⑤掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于三个孔，以免时间过长使砂浆在泵管中凝结。
⑥锚注完成后，及时清洗机具。
（二）钢筋网施工工艺
1、挂网及焊接拉结筋：钢筋网片用插入土中的钢筋固定，与坡面间隙3-4cm，不应小于3cm，宜在喷射一层混凝土后铺设，搭接时上下左右一根对一根搭接绑扎，搭接长度应大于30cm，并不少于两点点焊，钢筋网片借助与拉结筋与土钉外端的弯钩焊接成一体。钢筋网片应预留深入压顶梁20cm长度。
2、挂钢筋网施工：
①钢筋须调直除锈，按规定长度下了、安扎、焊、顺序堆放在工作面上使用。
②钢筋必须安装顺直，紧贴除喷混凝土面，钢筋网成型后，每根钢筋都应绑扎，在二次喷砼时，钢筋至少颤动。
③在有钢筋的工作面上复喷砼，其喷射作业与无钢筋情况要求不同，前者要求将钢筋背后喷胡密实，钢筋表面不残留回弹物，以使钢筋有较大的握着力，有钢筋时，如果对着直喷，反而加大回弹力量，因此在钢筋网外喷护，喷砂应保持一个角度，既能使钢筋背后勤部密实填充，又可使回弹减少。
④钢筋网表面保护层厚度不小于2cm，不允许锚杆、钢筋头外露。钢筋网的铺设应设在喷射砼和锚杆施工后进行。
⑤钢筋网应随喷射砼面的起伏进行铺设，钢筋网现场绑扎，可以利用但根钢筋挠度大，当有格栅拱时，应与格栅拱链接牢固。
（三）喷射混凝土施工
1、喷射混凝土施工方式;
用压缩空气将惨有速凝剂的混凝土拌合料通过混凝土喷浆机高速喷射到开挖成型的隧道岩面上迅速凝固而起支护作用。喷射混凝土可分为干喷、潮喷、湿喷三种方式，本工程采用湿喷。喷射混凝土需要的设备：混凝土喷浆机、空气压缩机、搅拌机、上拌机具、供水设施。
2、喷射混凝土的原材料和配合比
原材料：①水泥采用325#普硅水泥
②砂一般用坚硬耐久的中砂或粗砂，砂的含水率以5%-7%为宜
③石子采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径小于15mm
④水：洁净水
2、配合比的选定：施工中选定，开始时采用1:1.98:2.02
3、喷射混凝土施工方法
喷射混凝土采用325#普通硅酸盐水泥与中细沙、细石米用搅拌机搅拌而成，强度C20（配置以配合比为准）。喷射混凝土作业时，空压机风量不宜小于9m2/分钟，风压0.2-0.5Mpa，喷头水压不小于0.15Mpa，喷射距离控制在0.6-1.0m，喷射厚度均匀≥10mm，砼表面要平整，无干斑、滑移、流淌现象。
4、养护：根据施工时的气温，采用淋水养护，保持砼面湿润，但不得在坡面放长流水养护。
5、试验：按规范要求对锚杆及土钉进行抗拔试验。
6、喷射混凝土施工要点
①混合料的备制
混合时，各种材料应按配合比准确称量
采用强制式密封搅拌，时间不少于90秒
②机具就位
机具安装在围岩稳定地段，保证输送线路顺畅，
③喷射混凝土作业要点
喷前应用高压风或高压水清洗岩面，以保证混凝土与岩面粘结牢固。
严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀。喷浆机工作风压一般控制在0.2-0.4MPA。喷射手严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象。喷嘴的方向应与喷岩面垂直，喷嘴与受喷岩面距离保持在0.6-1.0米范围。喷射顺序一般采用先上后下，先墙后拱。一次喷射混凝土一般为3-5cm，边墙为6-8cm。凹凸不平时应先将凹出喷平，按正长顺序喷射，以减少回弹。有钢筋网时，宜使喷嘴靠近钢筋，喷射角度也可适当偏一些，喷射混凝土应覆盖钢筋。有钢架时，钢架与围岩间隙必须以喷射混凝土充填密实，喷射混凝土应将钢架覆盖，并应由两侧拱脚向上喷射。喷完或者间歇时，喷嘴应向低处放置，一工班结束，要拆开喷头，取出水环，用清水洗干净，疏通水眼，以备下一班使用。
④喷浆机的合理使用
启动喷浆机时，应先送风再开机，并应在喷浆机运转正常时在送料，供料均匀连续，作业结束时，先停止送料，待灌内余料喷完，在停机，然后关风。停止喷射作业后，喷浆机和输料管内的积料应及时清楚干净，以避免混合料结块堵管。
⑤输料管堵塞问题
堵管的原因不外乎以下几种：
混合料中混入超规定粒径的石子、水泥硬块或其他杂物。操作程序有误，如先开马达后送风，或砂子含水率过高，操作阀错开，致使高压风大量泄出，使工作室内风压急剧下降，也会因为输料管堵塞。如果堵塞，应立即关闭马达，随后关闭风源，并将软管拉直，然后以手锤敲击找到堵塞位置，可将风压开到0.3-0.4MPA，同时继续敲击堵塞部位，使其排除堵塞物而畅通，排除堵管现象时，应注意喷嘴前方严禁站人。
⑥回弹问题
影响回弹率的因素有：混合料配合比、水灰比、砂子含水率、工作风压、水压、喷色距离、喷射角度、操作方法及熟练程度等。针对各种因素，采取相应的措施降低回弹率。《规则》规定正常情况下的回弹率，一般拱部为20-30%，边墙为10-20%。
⑦粉尘问题
控制砂石料含水率：当含水率控制在5-7%时，作业时的粉尘浓度可控制在15mg/m3以下。加强通风。加长拢料管：即在喷嘴水环到出口之间接一段0.5-1.0m长的管子，使干料与水混合后有一个充分湿润和混合的过程，这对降尘和提高砼质量都较为有利。严格控制工作风压：风压过高，进料速度过快，在喷头处加水不容易均匀，风压过高不仅增加回弹量，而且也会提高粉尘浓度。
安全及劳动保护：
施工中注意喷嘴不准对人，以免喷射伤人，喷射前清理浮石、危石等必要的排险作业，喷浆机一定要安放在围岩稳定或已衬砌地段，喷射混凝土施工人员必须佩戴防尘口罩等，操作喷头和注浆管的工人应佩戴防护眼罩，夹胶工作服，长筒乳胶手套。