基坑支护关键技术研究与应用

1 工程概况

本工程位于河北省唐山市开平区，大唐国际发电厂的相关项目。翻车机房北侧为规划工业废水储存转运站，目前为空地无建筑物，间距 40 米；东侧为电厂消防站，间距 21.5 米；现有建筑对翻车机房开挖无影响。厂区东面为陡河水库的水坝（为副坝），坝顶标高 41.00m ，坝底标高 38.60m ，距离陡河水库 800 多米，水面距离 1000 米以上；厂区北面为一土堤，堤顶标高 42.10m ，堤底标高 38.70m ，无建筑物和管线。基坑位于电厂院内，西侧有一条道路，路边距离基坑最近约 6-8m， 。

基坑设计开挖深度较大，为确保基坑的稳定性和防止地下水渗漏，采用了高压旋喷锚索及高压旋喷止水帷幕的支护和止水方案。

2 工程地质与水文地质概况

2.1 工程地质概况

根据《岩土工程勘察报告》，本次勘察揭露勘察深度范围内根据其岩性及物理力学性质划分为以下 11 个工程地质主层和 1 个亚层，影响基坑开挖的地层简述如下：

① 杂填土，杂色，稍湿～湿，松散～稍密，含砂土、粘性土、碎砖块、混凝土块、碎石等； ②1 层粉质黏土：棕黄色，湿，可塑，土质不纯，含大量粉砂颗粒，无摇震反应，稍有光泽反应，干强度及韧性中等； ②2 层粉质黏土：褐黄色，很湿，软塑，土质不纯，含大量粉砂颗粒，稍有光泽反应，干强度及韧性中等； ③ 粉土：灰黄色，很湿～饱和，中密～密实状态，土质不纯，含大量粉砂颗粒，干强度及韧性低，局部夹粉质黏土薄层；④ 粉细砂：灰黄色，密实状态，饱和，含粘性颗粒，局部含黏性土，主要成分以长石、石英为主，颗粒级配良好，土质不均； ⑤ 粉质黏土：褐黄色，局部地段呈灰褐色，饱和，硬塑，土质不纯，含大量粉砂颗粒，局部夹细砂薄层，切面稍有光泽反应，韧性及干强度高； ⑥ 细砂：褐黄色，密实状态，饱和，夹中砂颗粒，主要成分以长石、石英为主，颗粒级配一般，土质均匀

2.2 水文地质概况

场地内勘探深度范围内地下水，类型为浅水。水位埋深 7.5-10.1 米左右（水位标高在 28.3-31.5 米左右），水位年变幅在 1.0 米左右。主要含水层为细砂、粉土，地下水主要接受大气降水、地表水、地下迳流、越流补给，以地下迳流、隔水层边缘排泄为主。地下水动态受气候影响较明显。

3 高压旋喷锚索的施工工艺

3.1 施工准备

1.技术准备：施工前，应熟悉施工图纸和相关规范，进行技术交底和安全交底。根据工程现场条件和设计要求，制定详细的施工方案和施工工艺流程。

2.材料准备：预应力锚索通常采用高强度低松弛钢绞线，其性能应符合设计要求。同时，还需要准备锚具、夹具、水泥、砂、石子等材料。所有材料应具有质量合格证明，并按照规定进行检验和验收。

3.设备准备：施工所需的主要设备包括钻孔机、锚索张拉设备、注浆设备等。钻孔机应根据地质条件和钻孔直径选择合适的型号。锚索张拉设备应经过校准和检验，确保其精度和可靠性。注浆设备应能满足注浆压力和注浆量的要求。

4.场地准备：清理施工场地，平整场地，修筑施工便道和临时排水设施。确定锚索的孔位，并设置明显的标志。

3.2 钻孔施工

1.钻孔方法：根据现场条件和设计要求，选择合适的钻孔方法，如回转钻进、冲击钻进、跟管钻进等。钻孔直径应符合设计要求，一般为110mm-150mm 。

2.钻孔要求：钻孔应垂直于岩面或坡面，孔位偏差不应大于 100mm ，孔深偏差不应大于 50mm 。钻孔过程中应记录地质情况，如遇软弱夹层、破碎带等不良地质条件，应及时采取处理措施。

3.孔内清理：钻孔完成后，使用高压风或水将孔内的岩屑和泥浆清理干净，确保孔内干净、畅通。

3.3 锚索制作与安装

1.锚索制作：按照设计要求的长度和规格，将钢绞线切割下料。在钢绞线上设置隔离架和对中支架，确保钢绞线在孔内居中。然后，在钢绞线的一端安装锚具和夹具。

2.锚索安装：将制作好的锚索缓慢地插入孔内，避免锚索弯曲和扭转。锚索插入孔内的深度应符合设计要求，外露长度应满足张拉和锁定的需要。

3.4 注浆施工

1.浆液制备：根据设计要求，配制水泥浆或水泥砂浆。水泥浆的水灰比一般为 0.4-0.5，水泥砂浆的配合比应通过试验确定。

2.注浆方法：采用孔底返浆法进行注浆。将注浆管插入孔底，缓慢地注入浆液，直至孔口溢出浆液为止。注浆压力应根据地质条件和设计要求确定，一般为 0.5-20MPa。

3.5 张拉锁定

1.张拉设备校准：在张拉前，应对锚索张拉设备进行校准，确保其精度和可靠性。

2.张拉顺序：锚索张拉应按照设计要求的顺序进行，一般采用分级张拉的方式。

3.张拉控制：张拉过程中，应控制张拉应力和伸长值，确保锚索的预应力符合设计要求。张拉完成后，应及时进行锁定。

4 高压旋喷止水帷幕的施工工艺

4.1 施工准备

1.技术准备：熟悉施工图纸和相关规范，进行技术交底和安全交底。根据工程地质条件和设计要求，确定施工参数和施工工艺。

2.材料准备：准备水泥、外加剂等材料，材料的质量应符合设计要求。

3.设备准备：配备高压旋喷设备、钻机、注浆泵等施工设备，并进行调试和检查，确保设备正常运行。

4.场地准备：清理施工场地，平整场地，设置排水设施。测量定位，确定止水帷幕的位置和桩位。

4.2 钻孔施工

1.钻孔定位：根据设计要求，使用测量仪器确定钻孔位置，并做好标记。

2.钻孔操作：使用钻机进行钻孔，钻孔深度和直径应符合设计要求。钻孔过程中，应控制钻孔的垂直度和孔径偏差。

4.3 旋喷注浆施工

1.设备安装：将高压旋喷设备安装在钻孔位置，并连接好注浆管、水管等管道。

2.浆液配制：按照设计配合比配制水泥浆液，浆液应搅拌均匀，无结 块现象。

3.旋喷注浆：启动高压旋喷设备，将水泥浆液以高压喷射的方式注入到土体中，同时旋转和提升喷射管，使水泥浆在土体内充分填充，形成水泥桩体。

4.桩体搭接：相邻的水泥土桩体应相互搭接，搭接长度应满足设计要求，以确保桩体的连续性和密封性。

5.质量检测：施工完成后，对止水帷幕进行质量检测，如渗透试验、取芯检测等，以确保止水效果符合设计要求。