吊腳連續(xù)墻+錨索支撐體系在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

摘要：文章結(jié)合吊腳連續(xù)墻+錨索支撐體系施工實(shí)例，介紹了圍護(hù)結(jié)構(gòu)中局部使用吊腳連續(xù)墻施工工藝，分析了預(yù)應(yīng)力錨索在地鐵車站明挖支撐體系中的特點(diǎn)，闡述了錨索支護(hù)應(yīng)用的施工技術(shù)要點(diǎn)及施工工藝。

關(guān)鍵詞：圍護(hù)結(jié)構(gòu)吊腳墻 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

中圖分類號(hào)： TV551.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

DiaoJiao continuous wall + anchor cable support systems in deep foundation pit supporting applications

ShengYan Jun

（Shenzhen metro group Co., LTD GuangZhouShenzhen 650106, P.R.China;)

Abstract：Combining with the DiaoJiao continuous wall + anchor supporting system construction example, introduced the retaining structure is local use DiaoJiao continuous wall, construction technology, the achoring cable in the subway station Ming dig the characteristics of supporting system, and expounds the application of anchor cable supporting of construction techniques and construction technique.

Keywords：Palisade structure DiaoJiao wallPrestressed anchor cable Construction technology

1引言

近年來，地鐵施工越來越廣泛，地鐵施工難度也越來越大，工期越來越緊，預(yù)應(yīng)力錨索支撐體系在地鐵車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，錨索施工受地質(zhì)條件的復(fù)雜性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和變形的影響較大，因此對(duì)施工工藝和技術(shù)上對(duì)錨固的質(zhì)量要求高。本文以地鐵車站吊腳連續(xù)墻+錨索支撐體系為例，對(duì)吊腳連續(xù)墻施工、支撐體系預(yù)應(yīng)力錨索加固結(jié)構(gòu)、施工工藝等進(jìn)行研究與探討。

2 工程實(shí)例簡(jiǎn)介

地鐵車站全長(zhǎng)399.81m，標(biāo)準(zhǔn)段外包尺寸22.50m(寬)×13.29m(高)。車站采用明挖

法施工，基坑支護(hù)工程的安全等級(jí)為一級(jí)。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻，地連墻的嵌固深度根據(jù)基坑底不同地層而取值不同。工程場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為燕山期、加里東期花崗巖殘積層，地表為人工素填土，底板基本位于全風(fēng)化花崗巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層內(nèi)。地下水按賦存條件主要分為孔隙水及基巖裂隙水。其中一段91米長(zhǎng)的基坑底上5米即為微風(fēng)化花崗巖，該段巖層強(qiáng)度極高，為保證總體工期，施工時(shí)采用吊腳連續(xù)墻+預(yù)應(yīng)力錨索鎖腳+鋼管支撐支護(hù)形式，見圖1錨索與連續(xù)墻、鋼支撐位置關(guān)系圖。

圖1 錨索與連續(xù)墻、鋼支撐位置關(guān)系圖

3 吊腳連續(xù)墻方案

3.1方案概述

為了保證在2個(gè)月內(nèi)完成連續(xù)墻施工，提前進(jìn)行基坑開挖，基坑西區(qū)入巖較早的地下連續(xù)墻改為吊腳連續(xù)墻，吊腳連續(xù)墻方案為外放1m、吊腳連續(xù)墻進(jìn)入微風(fēng)化巖層1.5m、錨索錨固+鋼支撐內(nèi)支撐系統(tǒng)，這樣能在2個(gè)月施工完成。

19幅連續(xù)墻外放1m進(jìn)行施工，其中15幅進(jìn)入微風(fēng)化深度1.5m，設(shè)吊腳，預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固，直徑9.5mm，每2m布置一道，長(zhǎng)度12m，自由端5m，錨固段7m，中間部分4幅連續(xù)墻直接進(jìn)入基坑底下1.5m，不采用吊腳。主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間空隙盾構(gòu)井段采用C10素砼回填，其余部位采用石粉回填。

3.2吊腳連續(xù)墻施工

吊腳連續(xù)墻施工工藝與正常地下連續(xù)墻施工工藝基本上相同，本文主要介紹有區(qū)別地方的施工工藝。

3.2.1吊腳連續(xù)墻底部不在同一個(gè)面上時(shí)的施工，13幅吊腳連續(xù)墻墻底不在同一面上，按照實(shí)際取樣，每幅進(jìn)入微風(fēng)化深度1.5m，同時(shí)連續(xù)墻深度超過第三道鋼支撐1m，第三道鋼支撐兩端撐在連續(xù)墻上。

因巖面傾斜，不在同一水平面上，導(dǎo)致連續(xù)墻底部不在同一水平面上，施工時(shí)存在兩相鄰連續(xù)墻鎖口管不在同一標(biāo)高的問題，處理施工工藝如下：

1）先施工巖面線較高的連續(xù)墻，后施工巖面線較低的連續(xù)墻，見圖2 ，處理方案如下：

圖2 鎖口管位置施工示意圖

施工地下連續(xù)墻A時(shí)將鎖口管位置沖孔至連續(xù)墻B底部，待A的混凝土澆筑完成后，拔出鎖口管，再施工B槽段。

2）先施工巖面線較低的連續(xù)墻，后施工巖面線較高的連續(xù)墻，處理施工工藝如下：

施工地下連續(xù)墻B時(shí)鎖口管位置沖孔至連續(xù)墻B的底部，澆筑完B的混凝土后拔出鎖口管，施工A幅地下連續(xù)墻。此時(shí)A槽段底部比鎖口管底部要高，然后對(duì)鎖口管位置重新修孔和清孔，清孔完成后立即吊放鋼筋籠，減少工序間隔時(shí)間，A槽段和鎖口管位置混凝土整體澆筑。

3.2.2裂隙水處理

吊腳連續(xù)墻進(jìn)入中微風(fēng)化巖層，由于沒有到基坑底部，裂隙水會(huì)從吊腳墻底部向基坑內(nèi)流出，采取地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋注漿管，實(shí)施墻趾注漿[1]。

3.2.3吊腳墻在中微風(fēng)化巖層內(nèi)的基坑開挖

基坑開挖按照分層分段進(jìn)行開挖，，開挖過程中鋼支撐緊跟，到微風(fēng)化巖層地段進(jìn)行爆破作業(yè)，爆破采用預(yù)裂爆破開挖。進(jìn)入到吊腳位置時(shí)，先施工錨索，張拉后，再進(jìn)行往下開挖，在巖面上掛雙排鋼筋網(wǎng)噴射20cm厚C20砼，并打設(shè)φ22砂漿錨桿，梅花形布置。

3.3錨索施工

預(yù)應(yīng)力錨索是一種新型的柔性受拉構(gòu)件，它一端與擋土樁、墻聯(lián)結(jié)，另一端錨固在地基的土層或巖層中，以承受擋墻的土壓力及水壓力。通過對(duì)內(nèi)錨固段錨固后的錨索進(jìn)行張拉、鎖定，使其產(chǎn)生對(duì)巖土體的正壓力和直接抗滑力來增加邊坡巖土體的抗滑阻力，達(dá)到加固土體穩(wěn)定的作用。相對(duì)其它加固方式，預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)安全可靠，適用范圍較廣，能對(duì)深基坑的整體穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)加固，容易滿足工程要求[2]。吊腳連續(xù)墻+預(yù)應(yīng)力錨索也越來越成為地鐵車站施工的一種常用方法。

3.3.1預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造

預(yù)應(yīng)力錨索采用拉力集中型粘結(jié)式預(yù)應(yīng)力錨索體系，錨索由錨固段、自由段和緊固頭三部分構(gòu)成，緊固頭由腰梁、鋼墊板和錨具組成。錨索長(zhǎng)度包括錨固段、自由段、張拉段三部分，見圖3。

圖3 錨索結(jié)構(gòu)圖

本工程于連續(xù)墻下部設(shè)置一道錨索，起到鎖定連續(xù)墻墻底的作用，錨索長(zhǎng)12m，錨固段7m，自由端5m，間距3米，共計(jì)30道錨索。錨索設(shè)計(jì)軸力300KN，預(yù)加軸力120KN，錨固體直徑150mm。注漿采用二次注漿法，一次注漿采用灰砂比1：1.5、水灰比0.4的水泥砂漿，水泥用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；二次注漿采用0.4-0.45的水泥凈漿，二次注漿時(shí)間可在一次注漿2-12h后進(jìn)行。

3.3.2錨索施工

錨索的施工工藝：搭設(shè)施工平臺(tái)、孔位放樣、鉆孔（編索）、下索、錨固段灌漿（安裝錨墩、格構(gòu)梁鋼筋并澆鑄混凝土）、預(yù)緊和分級(jí)張拉鎖定、自由段灌漿、切除外露多余鋼絞線、封錨保護(hù)。

（1）錨索制作

錨索在鋼筋加工棚內(nèi)制作，錨索錨固段首先清除油污并除銹，然后按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度利用擴(kuò)張環(huán)，緊箍環(huán)等組裝錨固段，對(duì)于自由段涂油并套塑料管，前端安裝導(dǎo)向帽。

（2）壓漿

使用M35水泥砂漿（砂漿由試驗(yàn)室選配）并加入水泥重量1.5%的速凝劑。使用KUBJ型砂漿泵，注漿壓力≥0.35Mpa，注漿通過錨索中間注漿管從錨索孔底開始一次注滿，中間不間斷。錨索自由段用防護(hù)油和塑料管進(jìn)行隔離，防止和砂漿連結(jié)。

（3）腰梁及墊板安裝

腰梁為2根I28工字鋼通過鋼板連接而成,將腰梁與防護(hù)樁身貼緊，無法密貼處，采用C20細(xì)石混凝土充填，將鋼墊塊固定于工字鋼腰梁上，并保證鋼墊塊的上表面與錨索垂直。

（4）張拉鎖定

張拉鎖定是預(yù)應(yīng)力錨固的關(guān)鍵工序,主要包括張拉設(shè)備配套標(biāo)定、設(shè)備組裝、張拉和鎖定荷載等內(nèi)容。錨索張拉前應(yīng)對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定,注漿體強(qiáng)度通過試驗(yàn)達(dá)到≥15MPa,方能組織張拉作業(yè)。張拉方式采用整體張拉法,張拉過程由預(yù)張拉和正式張拉兩部分組成。取設(shè)計(jì)值的15%進(jìn)行預(yù)張拉,使其各部分接觸緊密,錨索束體完全伸直,使預(yù)應(yīng)力鋼絞線初始受力趨于一致。張拉過程要分級(jí)進(jìn)行,每級(jí)荷載分別為設(shè)計(jì)值的30%、75%、100%、110%,每級(jí)張拉穩(wěn)定持荷≥5min,并記錄鋼絞線的伸長(zhǎng)量,檢測(cè)指標(biāo)合格后及時(shí)進(jìn)行鎖定。對(duì)于鋼絞線的松弛、地層土的徐變、伸長(zhǎng)量超標(biāo)等因素造成的預(yù)應(yīng)力損失和質(zhì)量問題,應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)張拉然后鎖定。

4 施工中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題分析及控制

4.1 地下連續(xù)墻施工中出現(xiàn)的常見問題及控制

4.1.1鎖口管固定不穩(wěn)，造成鎖口管傾斜，鎖口管的固定包括上端固定和下端固定：下端固定主要通過在沖導(dǎo)向孔時(shí)比槽深多沖50cm，吊放鎖口管一段高度使其自由下落插入土中使其固定，這種固定方法使鎖口管的下端一般不會(huì)產(chǎn)生大的位移。上端固定一般是通過鎖口管與導(dǎo)墻之間的縫隙之間打入導(dǎo)木枕，并用槽鋼斜撐來解決[3]。這種方法基本上可以杜絕鎖口管移位的產(chǎn)生。

4.1.2本工程淺部土層中均存在素填土，礫砂，粉質(zhì)粘土，礫砂層滲透性強(qiáng)，在水頭差的作用下易產(chǎn)生流砂或涌砂現(xiàn)象，地下連續(xù)墻成槽施工過程中，該層土易坍塌、不穩(wěn)定，在施工時(shí)必須采取措施以確保地下連續(xù)墻槽段的穩(wěn)定，保證地下墻的施工質(zhì)量。因此擬采取提高泥漿比重、縮短成槽時(shí)間等措施，提高槽段的穩(wěn)定性。

4.2錨索施工中出現(xiàn)的常見問題及控制

4.2.1孔位不精確

導(dǎo)致圍檁設(shè)置不準(zhǔn)確。圍檁是一組完全受壓構(gòu)件，它把錨具的集中荷載均勻地傳到地基的土層或巖層面，若設(shè)置不準(zhǔn)確將致使以后張拉受力不均，變形過大甚至使錨頭遭受破壞。

4.2.2錨索張拉

在錨索張拉施工中，經(jīng)常遇見的問題有：錨索索體整體外移或單根鋼絞線被拉出；索體被拉段或斷絲現(xiàn)象。原因主要有巖石破碎、裂隙發(fā)育、水泥漿液沒有或沒有完全裹住索體；或錨固段未完全深入新的灌漿管；待水泥漿液凝固達(dá)到一定強(qiáng)度值時(shí)即可對(duì)其進(jìn)行重新張拉。

5 結(jié)束語

隨著城市地鐵的大規(guī)模修建，預(yù)應(yīng)力錨索+吊腳連續(xù)墻支護(hù)形式在工程中得到廣泛的應(yīng)用, 工藝與實(shí)用性技術(shù)均逐步趨于完善，越來越多的適用于地下巖層較硬圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工困難的地段。在施工中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，錨索軸力可根據(jù)監(jiān)測(cè)值作適當(dāng)調(diào)整，做到信息化施工。工程實(shí)踐表明：預(yù)應(yīng)力錨索+吊腳連續(xù)墻支護(hù)形式在深基坑支護(hù)中是安全適用的。

參考文獻(xiàn)

[1] 叢藹森. 地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用. 北京:中國水利水電出版社,2002.[2] 王健. 廣東地區(qū)地下連續(xù)墻接頭的研究. 西部探礦工程,2005.[3] 陽芳. 深基坑地下連續(xù)墻接頭型式的選用. 鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì),2006 .

作者簡(jiǎn)介：盛艷軍，男，1975年出生，工程師，主要從事工程施工及工程管理方面的工作。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。