行車荷載頻繁擾動(dòng)主干道下錨索施工技術(shù)

沈紅云劉 石　喆崔　鑫

（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院1）河北石家莊 050091 北京中鐵隧建筑有限公司2）北京 100022）

行車荷載頻繁擾動(dòng)主干道下錨索施工技術(shù)

沈紅云1）劉 石2）喆崔鑫2）

（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院1）河北石家莊 050091 北京中鐵隧建筑有限公司2）北京 100022）

地鐵車站大多設(shè)置在城市主干道，地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工不但要考慮對(duì)市政道路的影響，還應(yīng)考慮市政道路上密集車輛動(dòng)荷載對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。本文以石家莊軌道交通 1號(hào)線人民廣場站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工為例，對(duì)行車荷載擾動(dòng)下基坑錨索施工進(jìn)行了試驗(yàn)和總結(jié)，并成功應(yīng)用于本工程中，取得了較好的施工效果。

擾動(dòng)荷載 基坑 錨索 施工技術(shù)

明挖法施工地鐵車站結(jié)構(gòu)，以投資額度小，工期短等優(yōu)點(diǎn)在地下工程領(lǐng)域占據(jù)了重要的位置。但地鐵車站大多設(shè)置于城市繁華地帶路口處，結(jié)構(gòu)大多臨近既有建構(gòu)筑物或既有市政道路，施工單位不但要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工對(duì)既有市政道路的影響，還要考慮市政道路密集動(dòng)荷載對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所施加的干擾，是否會(huì)造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)降效或失效。明挖法臨近市政道路施工，首先必須降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過程中對(duì)道路的干擾并維持基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系自身的效用持久性。

1 工程概況

石家莊軌道交通1號(hào)線人民廣場站，為石家莊地鐵1號(hào)線中規(guī)模最大，難度最高，工期最長的車站。車站位于石家莊市市中心建設(shè)大街與中山路交叉口處，為1、2號(hào)線同步實(shí)施換乘車站，車站全長310 m，總建筑面積44 956 m2。車站采用明、蓋挖結(jié)合工法施工，一級(jí)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式為“圍護(hù)樁+錨索”，圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨索采用3束φ15.2鋼絞線； I28b雙拼鋼腰梁配合加強(qiáng)，錨索分兩次注漿（一次常規(guī)注漿和二次劈裂注漿）。車站位于石家莊市中山路路面以下，埋深 4 m，全部臨近市政道路施工，基坑邊緣距中山路機(jī)動(dòng)車道僅有2 m，工程地質(zhì)為粉質(zhì)粘土。中山東路為石家莊市東西向交通主干道，交通疏解后高峰期流量為2 500輛/h，基坑錨索施工受車輛動(dòng)荷載影響極大。

該工程的成功修建，體現(xiàn)了“圍護(hù)樁+錨索”圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的先進(jìn)性與安全性，為超長、大基坑臨近市政主干道施工提供了有利經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將該工程錨索套管施工全部技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、整理，形成以下施工技術(shù)，可供類似工程參考和借鑒。

2 技術(shù)特點(diǎn)及適用范圍

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

（1）對(duì)埋深較淺，且頻繁受動(dòng)荷載干擾的施工環(huán)境有效，形成一套完整的施工工藝、方法和措施。

（2）可操作性強(qiáng)，能滿足經(jīng)濟(jì)、合理、快速的指標(biāo)要求。

（3）通過兩次注漿，能夠保證錨索注漿體與周邊土體結(jié)合密實(shí)，施加預(yù)應(yīng)力后錨索持續(xù)有效。

2.2 適用范圍

適用于埋深較淺，且頻繁受動(dòng)荷載干擾的施工環(huán)境下的錨索施工。

3 主要施工方法和技術(shù)措施

3.1 主要施工方法

預(yù)應(yīng)力錨索采用套管鉆機(jī)成孔，人工編錨，成孔后立即下錨入孔，隨后進(jìn)行一次注漿，在注漿體強(qiáng)度達(dá)到要求的5 MPa后進(jìn)行二次劈裂注漿。在注漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的15 MPa后，采用100 t液壓泵進(jìn)行張拉。

3.2 技術(shù)措施

針對(duì)砂層地質(zhì)成孔難，易坍塌的特點(diǎn)，在錨索鉆孔時(shí)使用Ф150鋼管跟進(jìn)鉆孔，對(duì)錨索孔壁進(jìn)行有效支護(hù)。利用二次注漿技術(shù)解決錨索注漿體因擴(kuò)散、收縮等原因造成的注漿體與土體結(jié)合不密實(shí)，可施加預(yù)應(yīng)力小的問題。通過試驗(yàn)增大錨索預(yù)應(yīng)力施加值，提高預(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備，預(yù)留錨索預(yù)應(yīng)力損失量，保證錨索預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)鎖定值。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

石家莊軌道交通1號(hào)線人民廣場站預(yù)應(yīng)力錨索是采用3束φ15.2鋼絞線的拉力集中型錨索，配合雙 I28工字鋼腰梁，增強(qiáng)了圍護(hù)樁的整體穩(wěn)定性。本工程預(yù)應(yīng)力錨索主要穿越地層為粘土層和砂層。總體施工工藝流程見圖1所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力錨索施工工序流程圖

4.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工操作流程

預(yù)應(yīng)力錨索施工重點(diǎn)在于錨索的成孔、注漿以及張拉幾個(gè)方面，嚴(yán)格的把好施工管是提高錨索成品質(zhì)量的關(guān)鍵。

4.2.1 施工準(zhǔn)備

預(yù)應(yīng)力材料在存放和搬運(yùn)過程中保持清潔。制作和安裝時(shí)避免污染和電火花損傷，張拉期間應(yīng)采取措施避免受雨水或養(yǎng)護(hù)用水澆淋。鋼絞線、錨具必須經(jīng)過檢驗(yàn)合格，檢驗(yàn)狀態(tài)必須標(biāo)識(shí)清楚，防止用錯(cuò)，銹蝕鋼絞線嚴(yán)禁使用。張拉采用千斤頂和油泵要匹配，且在規(guī)定的有效標(biāo)定使用期內(nèi)。

4.2.2 錨位開孔

測量放點(diǎn)定出錨索孔位后，于孔位上支設(shè)開鉆機(jī)，調(diào)整好角度，開孔直徑為150 mm。錨位開孔應(yīng)提前進(jìn)行，以確保錨索施工進(jìn)度。水平方向開孔偏差不超過±5cm，垂直方向開孔偏差不超過±5cm。

4.2.3 鉆孔

在既有線一側(cè)成孔采用套管鉆機(jī)，主要考慮到在鉆進(jìn)成孔過程中，尤其是在雜填土層、砂層，受既有線動(dòng)荷載的影響，采用非套管鉆機(jī)非常容易導(dǎo)致塌孔，導(dǎo)致二次清孔，制約施工進(jìn)度的同時(shí)，也間接的增加了注漿量。套管鉆孔施工如圖2所示。

鉆孔進(jìn)尺每5 m使用量角尺進(jìn)行一次孔向測量?？咨畛^錨索設(shè)計(jì)長度0.5～1.0 m，終孔后清孔要徹底，應(yīng)對(duì)孔口進(jìn)行暫時(shí)封堵，不得使碎屑、雜物進(jìn)入孔口。鉆孔底部的偏斜尺寸不大于錨索長度的2 %。

4.2.4 編錨

錨索按照設(shè)計(jì)要求加工，并預(yù)留一定的張拉長度40 cm，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制錨固端與自由端的長度。鋼絞線用砂輪機(jī)切割，張拉段應(yīng)涂防腐劑，外套波紋管，管內(nèi)注滿黃油，兩端捆實(shí)，每隔1.0m設(shè)二緊箍環(huán)和定位支架。

4.2.5 錨索穿束（下錨）

錨索穿束前，清除孔道內(nèi)的雜物及積水，確認(rèn)孔深和錨索長度無誤后，人工勻速將錨索送入孔，不得過多的來回抽動(dòng)錨索體，防止損害錨索體或使錨索體整體扭轉(zhuǎn)。

穿束后立即對(duì)進(jìn)、回漿管進(jìn)行通氣檢查，發(fā)現(xiàn)不通氣應(yīng)采取處理措施。

4.2.6 注漿

錨索注漿采用注漿壓力、注漿量雙控的方式進(jìn)行。本工程錨索注漿采用常規(guī)的一次常壓注漿、二次高壓劈裂注漿的方式進(jìn)行，注漿采用水泥漿，水灰比為0.4～0.5。錨索注漿施工如圖3所示。

圖2 套管鉆機(jī)成孔

圖3 錨索注漿

一次注漿壓力控制在0.6 MPa左右，邊拔注漿管邊注漿，拔管速率不宜過快，以始終保證注漿管在孔內(nèi)漿液表面以下2 m為宜。這樣做既可保證孔內(nèi)注漿充實(shí)，又能增加一次注漿管的重復(fù)使用率，節(jié)約材料成本。

二次注漿壓力一般控制在5 MPa以上，一般在一次注漿完成5 d（注漿體強(qiáng)度達(dá)到5 MPa）以后進(jìn)行二次注漿。

根據(jù)本工程現(xiàn)場施做經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)注漿過程以注漿壓力保持在5 MPa，注漿量以保證每延米注漿量為0.066 m3為宜。

4.2.7 鋼腰梁安裝

在鉆孔的過程中即進(jìn)行腰梁的加工，待注漿強(qiáng)度達(dá)到75%便進(jìn)行腰梁的安裝，腰梁分節(jié)進(jìn)行吊裝。

4.2.8 張拉及鎖定

當(dāng)錨固體強(qiáng)度大于15.0MPa后進(jìn)行張拉，強(qiáng)度以同條件試件確定或不小于7天，錨索張拉前，對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。正式張拉前，取設(shè)計(jì)值的0.1～0.2倍，預(yù)張拉一次，使配套腰梁系統(tǒng)與腰梁背后圍護(hù)結(jié)構(gòu)面接觸緊密，錨索桿體完全平直。

然后按張力的10 %、25 %、50 %、75 %、100 %逐級(jí)施加預(yù)應(yīng)力，最終按照設(shè)計(jì)鎖定值的160%鎖定。錨頭部分先涂防腐劑，再按施工圖布筋，灌注C30混凝土封錨。

其中需要說明的是，按照設(shè)計(jì)要求，一般鎖定值在設(shè)計(jì)鎖定值的110%，本工程考慮鎖定值為160%主要是考慮到既有線動(dòng)荷載影響下，預(yù)應(yīng)力損失較大，作為預(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備增大鎖定值。但是，并不是鎖定值越大對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索越有利。相反，過大預(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備會(huì)導(dǎo)致錨索鋼絞線疲勞，破壞預(yù)應(yīng)力錨索的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，導(dǎo)致破壞。

通過現(xiàn)場觀察，錨索在張拉至設(shè)計(jì)張拉值時(shí)，千斤頂卸載的一瞬間，鎖片無法即時(shí)鎖定鋼絞線，鋼絞線會(huì)向后滑動(dòng)，再加上既有線震動(dòng)影響，造成錨索預(yù)應(yīng)力損失嚴(yán)重。為保證既有線安全，基坑穩(wěn)定，施工現(xiàn)場采用試驗(yàn)的辦法，分別對(duì)多根錨索施加相對(duì)于設(shè)計(jì)120 %、140 %及160 %的預(yù)應(yīng)力并全部進(jìn)行觀察，最終通過試驗(yàn)得出，施加預(yù)應(yīng)力達(dá)到1.6倍的設(shè)計(jì)鎖定值可以對(duì)沖掉錨索預(yù)應(yīng)力損失值。錨索極限張拉試驗(yàn)和張拉施工如圖4和圖5所示。

圖4 錨索極限張拉試驗(yàn)

圖5 預(yù)應(yīng)力錨索張拉

本工程所使用的 160 %的設(shè)計(jì)鎖定值是根據(jù)現(xiàn)場施工檢測及檢測環(huán)境所得出的，并且經(jīng)過設(shè)計(jì)認(rèn)可后最終確定的。建議類似工程若考慮適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備，也可參照類似程序執(zhí)行。另外需要注意的是，在考慮增大錨索鎖定值的同時(shí)，應(yīng)不得大于錨索設(shè)計(jì)拉力值，避免破壞錨索。

5 結(jié)語

由于既有線一側(cè)預(yù)應(yīng)力錨索按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求分級(jí)張拉后，出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失較大，一度達(dá)到報(bào)警值，導(dǎo)致現(xiàn)場施工受阻。最終，通過適當(dāng)?shù)脑黾宇A(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備，使預(yù)應(yīng)力錨索施工步入正軌，并直至主體回填完成，未發(fā)生預(yù)應(yīng)力錨索報(bào)警情況的出現(xiàn)。

由于行車動(dòng)荷載對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索的影響尚處在科研階段，本質(zhì)性的關(guān)系需要從大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出。由于震動(dòng)荷載對(duì)預(yù)應(yīng)力損失的影響相對(duì)較大，適當(dāng)?shù)脑黾宇A(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備是比較可行的做法，本文中所提出的，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，配合監(jiān)測數(shù)據(jù)而適當(dāng)?shù)脑黾宇A(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備值，這種做法對(duì)以后的錨索施工具備一定的指導(dǎo)意義。采用“圍護(hù)樁+錨索”的圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系，相較于“圍護(hù)樁+砼支撐”的圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系，施工操作靈活、迅速、占用空間較小，對(duì)后續(xù)結(jié)構(gòu)施工幾乎沒有影響，大大節(jié)約工期和成本，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

［1］徐小燕，張兵權(quán).預(yù)應(yīng)力錨索在高速公路邊坡加固中的應(yīng)用［J］.交通世界（工程.技術(shù)），2015，26：76-77

［2］劉春蕾.錨索在基坑支護(hù)中的施工技術(shù)探討［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2015，02：98-100

［3］賈虎.基坑支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨索施工和抗拔試驗(yàn)分析［J］.四川水泥，2015，07：78

［4］官少龍，杜艷艷，蔡新森，吳瑞剛.深基坑樁錨支護(hù)體系變形特性研究［J］.路基工程，2015，04：139-143

Construction technology of Anchor Cable Under Frequent Disturbance of Traffic Load of Main Road

SHEN Hong-yun1）LIU Shi2）CUI Zhe-xin2）
（Hebei Vocational and Technical College1）Shijiazhuang Hebei 050035 China Railway Tunnel Group Beijing CTG Construction Co.， Ltd.2）Beijing 100022 China）

Subway stations are mostly set in urban roads. The construction of retaining and protection structure should not only consider its influence on the urban roads， but also consider the influence of the intensive vehicle loads of the urban roads on the retaining and protection structure the ensure safety of retaining structure for the sake of its safety. Based on the foundation pit construction of the People's Square Station of Shijiazhuang Metro Line No. 1， the anchor cable construction of foundation pit under traffic load disturbance were tested and the technology were applied in the project successfully.

disturbance load foundation pit anchor cable construction technology

中國分類號(hào)：U211.4A

1673-1816（2016）02-0072-05

2015-11-20

沈紅云（1979-），女，山東德州人，碩士，講師，研究方向工程管理與工程造價(jià)專業(yè)教學(xué)與研究。