喷锚支护结构在基坑边坡支护中的应用
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时间：2017-12-19
1 喷锚支护结构的组成、特点及技术指标
1.1 喷锚支护结构的组成
喷锚支护结构由预应力锚杆（锚索、钢筋）、钢筋网、喷射混凝土面层和被加固土体等组成。
1.2 喷锚支护结构的特点
1）结构简单，承载力高，安全可靠。
2）可用于多种土层，适应性强。
3）施工机具简单、施工灵活，污染小，噪声低，对周围环境的影响小。
4）可与土方开挖同步进行，不占用绝对工期。
5）本身不需要打桩，支护费用相对较低。
1.3 喷锚支护结构的技术要求
（1）锚杆
1）锚杆锚固体上下排间距不宜小于2.5m，水平方向间距不宜小于1.5m。锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4.0m。倾斜锚杆的倾角以15°～35°为宜。
2）锚杆杆体材料宜选用钢绞线或精轧螺纹钢筋，当锚杆极限承载力小于500KN时，可采用Ⅱ级或Ⅲ级钢筋。
3）锚杆抗力分项系数K值，根据基坑安全等级进行计算，一级抗力分项系数1.8；二级抗力分项系数1.6；三级抗力分项系数1.4。
4）锚杆预应力筋的截面面积按锚杆的张拉荷载不超过钢筋强度标准值的0.65倍，同时根据锚杆设计轴向拉力值、抗力分项系数和钢筋和钢绞线强度标准值确定。
5）锚杆自由段长度不宜小于5.0m，并应超过潜在破裂面1.0m。
6）土层锚杆锚固段长度应按基本试验确定，初步设计时也可根据锚固体直径、抗力分项系数和土体与锚固体间粘结强度值进行估算。
7）岩石锚杆锚固段长度应按基本试验确定，初步设计时可按下列两式估算，取其中较大值：
L≧
L≧
式中K—抗力分项系数；
Nt—锚杆设计轴向拉力值；
d—锚杆杆体直径，一根钢筋组成的锚杆取1.0倍钢筋直径，二根钢筋组成的锚杆取1.6倍钢筋直径，三根钢筋组成的锚杆取2.0倍钢筋直径；
qss—钢筋与浆体之间的粘结强度标准值，应由试验确定，缺乏试验数据时，可按qss（M15）=1.68；qss（M20）=2.25；qss（M25）=2.45；qss（M30）=2.8；qss（M35）=3.15推荐值进行取值。
qSR—浆体与岩体间的粘结强度，应由试验确定，缺乏试验数据时，可根据岩石单轴饱和抗压强度不同进行取值。
8）锚头由锚具、承压板、斜支撑、台座（包括横梁）组成，其技术性能和设计计算应遵守相应规范的要求。
9）锚杆隔离架（定位支架）沿锚杆轴线方向每隔1.0～2.0m设置一个，锚杆杆体的保护层厚不得少于20mm。
10）锚杆浆体宜采用水泥砂浆或纯水泥浆，浆体设计强度不宜低于20.0MPa，有经验时可加入外加剂。
11）锚杆锁定拉力根据地层及使用要求确定，一般可取设计轴向拉力的0.7～0.85倍。
12）土层锚杆钻孔直径不宜小于100mm，岩石锚杆钻孔直径不宜小于60mm。
（2）喷射混凝土护面
1）风化岩石的混凝土面层厚度不低于60mm，一般土层取100～200mm，软土层取大值，硬土层取小值，混凝土等级不应低于C20；
2）混凝土面层的钢筋网除按计算配筋外，一般不宜小于6@200mm×200mm的网眼；
3）钢筋网喷射混凝土面层应向上翻过边坡顶部1.0～1.5m，以形成护坡顶。向下伸至基坑底以下不小于2.0m，以形成护脚。在坡顶和坡脚应做好防水；
4）位于喷锚护面顶部的预应力锚杆的锚固段，宜加长0.1～0.2H（基坑开挖深度），软土取大值；
5）钢筋网、喷射混凝土面层按下列方法设计：
a.钢筋网、喷射混凝土板上的荷载可以根据锚杆锚头对喷射混凝土板实际施加的轴向力、混凝土板的计算宽度和混凝土板的计算高度进行确定
b.锚座处的加强钢筋在锚杆头纵横布设时，按双向板计算；当仅有水平加强筋时，按单向板计算。由于钢筋网一般只设一层，所以，板的嵌固条件可近似按双向四边简支和单向两端简支计。
c.对于软弱土层，可根据场地条件设置竖向锚管，以增加喷锚面层的整体性和承受喷锚混凝土面层的重量。
2 主要施工方法
开挖土石方、修坡—放线、定位、钻孔—锚杆（索）安装—压力注浆—挂设钢筋网—焊接加强筋—喷射混凝土、养护—锚索预应力张拉、锚固—开挖下层
为做到及时支护、有效地保持土体强度，喷锚网支护的施工要“紧跟开挖，随挖随支”，每层开挖高度，随地质条件而定，一般为1.5m～2.5m。
2.1 喷锚支护施工方法中喷射砼的作业要求
喷射混凝土的配合比应根据设计要求确定，一般可采用水泥：砂子：石子：（质量比）=1：（2～2.5）：（2～2.5），喷射混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于15mm，水灰比不宜大于0.45，通过外加减水剂和速凝剂来调节所需工作度和早强时间，混凝土的初凝时间和终凝时间宜分别控制在5min和10min左右。
喷射混凝土是借助壓缩空气，将混和好的混合料送往输送管端喷头处与水混合，喷射到工作面上。我国生产混凝土喷射机，主要有双罐式、转子式和螺旋式三种，生产能力为5～10m3/h，湿喷的输送距离一般在50m左右。
喷射混凝土的喷头距作业面的射距宜在0.8～1.5m之间，并应尽量垂直作业面进行喷射，喷射顺序应从底部逐步向上部喷射，一次喷射厚度不宜小于40mm；喷射混凝土上、下层及相邻段的接槎，应采用斜坡式搭接，搭接长度一般为喷射厚度的2倍以上；喷射时散落的回弹物应及时回收利用，但不宜作为喷射料再重新喷射；喷射混凝土终凝2h后，应喷水进行养护，时间宜根据施工气温而确定，一般宜为3～7d。
初喷混凝土应在边坡修整后尽快进行，以稳定开挖后基坑的壁面，防止土层出现松弛或剥落；钢筋网铺设完毕后，还要进行复喷，复喷的一次喷射厚度宜为50～70mm。
2.2 面层钢筋网的铺设顺序
钢筋网应在喷射一层混凝土后进行铺设，钢筋网与第一层混凝土的间隙不宜小于20mm；当采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设；钢筋网与土钉应连接牢固。
2.3 注意事项
喷锚支护应特别注意锚杆头部的锁紧装置必须与铺设的钢筋网点焊在一起，然后才能喷射第二层砼，以便使锚杆的锚固力均匀地传递给整个支护面。
3 结语
喷锚网支护是目前深基坑支护工程中采用较多的一种支护方式。它是喷射混凝土、锚杆、钢筋网联合支护的简称，作为一种先进的支护加固技术，在高速公路边坡支护和大跨度地下工程，特别是在不良地质条件下，国内外已进行了广泛而成功的应用。
国内外大量资料和工程实践证明，喷锚支护随基坑开挖逐层分层施工，不单独占用场地，不占或少占单独作业时间，施工效率高，开挖完成后，喷锚网支护施工也同时完成，特别是对于施工场地狭小，堆放材料困难，有邻近建筑物，优越性就更明显；且它施工噪声低、振动小、无污染、费用比传统支护方法明显降低，工期也更短等特点。相信在未来建设工程中，喷锚支护工程的应用前景将更加光明。
参考文献
[1] 徐文通，陈忠良，基坑土钉喷锚支护及相邻房屋保护，浙江建筑2001（3）：23-24.
[2] 王吉望，唐业清，顾晓鲁，等.建筑基坑工程技术规范，冶金工业出版社，1998.
1.1 喷锚支护结构的组成
喷锚支护结构由预应力锚杆（锚索、钢筋）、钢筋网、喷射混凝土面层和被加固土体等组成。
1.2 喷锚支护结构的特点
1）结构简单，承载力高，安全可靠。
2）可用于多种土层，适应性强。
3）施工机具简单、施工灵活，污染小，噪声低，对周围环境的影响小。
4）可与土方开挖同步进行，不占用绝对工期。
5）本身不需要打桩，支护费用相对较低。
1.3 喷锚支护结构的技术要求
（1）锚杆
1）锚杆锚固体上下排间距不宜小于2.5m，水平方向间距不宜小于1.5m。锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4.0m。倾斜锚杆的倾角以15°～35°为宜。
2）锚杆杆体材料宜选用钢绞线或精轧螺纹钢筋，当锚杆极限承载力小于500KN时，可采用Ⅱ级或Ⅲ级钢筋。
3）锚杆抗力分项系数K值，根据基坑安全等级进行计算，一级抗力分项系数1.8；二级抗力分项系数1.6；三级抗力分项系数1.4。
4）锚杆预应力筋的截面面积按锚杆的张拉荷载不超过钢筋强度标准值的0.65倍，同时根据锚杆设计轴向拉力值、抗力分项系数和钢筋和钢绞线强度标准值确定。
5）锚杆自由段长度不宜小于5.0m，并应超过潜在破裂面1.0m。
6）土层锚杆锚固段长度应按基本试验确定，初步设计时也可根据锚固体直径、抗力分项系数和土体与锚固体间粘结强度值进行估算。
7）岩石锚杆锚固段长度应按基本试验确定，初步设计时可按下列两式估算，取其中较大值：
L≧
L≧
式中K—抗力分项系数；
Nt—锚杆设计轴向拉力值；
d—锚杆杆体直径，一根钢筋组成的锚杆取1.0倍钢筋直径，二根钢筋组成的锚杆取1.6倍钢筋直径，三根钢筋组成的锚杆取2.0倍钢筋直径；
qss—钢筋与浆体之间的粘结强度标准值，应由试验确定，缺乏试验数据时，可按qss（M15）=1.68；qss（M20）=2.25；qss（M25）=2.45；qss（M30）=2.8；qss（M35）=3.15推荐值进行取值。
qSR—浆体与岩体间的粘结强度，应由试验确定，缺乏试验数据时，可根据岩石单轴饱和抗压强度不同进行取值。
8）锚头由锚具、承压板、斜支撑、台座（包括横梁）组成，其技术性能和设计计算应遵守相应规范的要求。
9）锚杆隔离架（定位支架）沿锚杆轴线方向每隔1.0～2.0m设置一个，锚杆杆体的保护层厚不得少于20mm。
10）锚杆浆体宜采用水泥砂浆或纯水泥浆，浆体设计强度不宜低于20.0MPa，有经验时可加入外加剂。
11）锚杆锁定拉力根据地层及使用要求确定，一般可取设计轴向拉力的0.7～0.85倍。
12）土层锚杆钻孔直径不宜小于100mm，岩石锚杆钻孔直径不宜小于60mm。
（2）喷射混凝土护面
1）风化岩石的混凝土面层厚度不低于60mm，一般土层取100～200mm，软土层取大值，硬土层取小值，混凝土等级不应低于C20；
2）混凝土面层的钢筋网除按计算配筋外，一般不宜小于6@200mm×200mm的网眼；
3）钢筋网喷射混凝土面层应向上翻过边坡顶部1.0～1.5m，以形成护坡顶。向下伸至基坑底以下不小于2.0m，以形成护脚。在坡顶和坡脚应做好防水；
4）位于喷锚护面顶部的预应力锚杆的锚固段，宜加长0.1～0.2H（基坑开挖深度），软土取大值；
5）钢筋网、喷射混凝土面层按下列方法设计：
a.钢筋网、喷射混凝土板上的荷载可以根据锚杆锚头对喷射混凝土板实际施加的轴向力、混凝土板的计算宽度和混凝土板的计算高度进行确定
b.锚座处的加强钢筋在锚杆头纵横布设时，按双向板计算；当仅有水平加强筋时，按单向板计算。由于钢筋网一般只设一层，所以，板的嵌固条件可近似按双向四边简支和单向两端简支计。
c.对于软弱土层，可根据场地条件设置竖向锚管，以增加喷锚面层的整体性和承受喷锚混凝土面层的重量。
2 主要施工方法
开挖土石方、修坡—放线、定位、钻孔—锚杆（索）安装—压力注浆—挂设钢筋网—焊接加强筋—喷射混凝土、养护—锚索预应力张拉、锚固—开挖下层
为做到及时支护、有效地保持土体强度，喷锚网支护的施工要“紧跟开挖，随挖随支”，每层开挖高度，随地质条件而定，一般为1.5m～2.5m。
2.1 喷锚支护施工方法中喷射砼的作业要求
喷射混凝土的配合比应根据设计要求确定，一般可采用水泥：砂子：石子：（质量比）=1：（2～2.5）：（2～2.5），喷射混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于15mm，水灰比不宜大于0.45，通过外加减水剂和速凝剂来调节所需工作度和早强时间，混凝土的初凝时间和终凝时间宜分别控制在5min和10min左右。
喷射混凝土是借助壓缩空气，将混和好的混合料送往输送管端喷头处与水混合，喷射到工作面上。我国生产混凝土喷射机，主要有双罐式、转子式和螺旋式三种，生产能力为5～10m3/h，湿喷的输送距离一般在50m左右。
喷射混凝土的喷头距作业面的射距宜在0.8～1.5m之间，并应尽量垂直作业面进行喷射，喷射顺序应从底部逐步向上部喷射，一次喷射厚度不宜小于40mm；喷射混凝土上、下层及相邻段的接槎，应采用斜坡式搭接，搭接长度一般为喷射厚度的2倍以上；喷射时散落的回弹物应及时回收利用，但不宜作为喷射料再重新喷射；喷射混凝土终凝2h后，应喷水进行养护，时间宜根据施工气温而确定，一般宜为3～7d。
初喷混凝土应在边坡修整后尽快进行，以稳定开挖后基坑的壁面，防止土层出现松弛或剥落；钢筋网铺设完毕后，还要进行复喷，复喷的一次喷射厚度宜为50～70mm。
2.2 面层钢筋网的铺设顺序
钢筋网应在喷射一层混凝土后进行铺设，钢筋网与第一层混凝土的间隙不宜小于20mm；当采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设；钢筋网与土钉应连接牢固。
2.3 注意事项
喷锚支护应特别注意锚杆头部的锁紧装置必须与铺设的钢筋网点焊在一起，然后才能喷射第二层砼，以便使锚杆的锚固力均匀地传递给整个支护面。
3 结语
喷锚网支护是目前深基坑支护工程中采用较多的一种支护方式。它是喷射混凝土、锚杆、钢筋网联合支护的简称，作为一种先进的支护加固技术，在高速公路边坡支护和大跨度地下工程，特别是在不良地质条件下，国内外已进行了广泛而成功的应用。
国内外大量资料和工程实践证明，喷锚支护随基坑开挖逐层分层施工，不单独占用场地，不占或少占单独作业时间，施工效率高，开挖完成后，喷锚网支护施工也同时完成，特别是对于施工场地狭小，堆放材料困难，有邻近建筑物，优越性就更明显；且它施工噪声低、振动小、无污染、费用比传统支护方法明显降低，工期也更短等特点。相信在未来建设工程中，喷锚支护工程的应用前景将更加光明。
参考文献
[1] 徐文通，陈忠良，基坑土钉喷锚支护及相邻房屋保护，浙江建筑2001（3）：23-24.
[2] 王吉望，唐业清，顾晓鲁，等.建筑基坑工程技术规范，冶金工业出版社，1998.
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