廣州地鐵某軌排基地基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，天津 300222）

1 工程概況

廣州地鐵7號(hào)線西延陳村北站為地下三層三跨框架結(jié)構(gòu)島式站臺(tái)車(chē)站，車(chē)站總長(zhǎng)188 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度23.1 m，車(chē)站基坑開(kāi)挖深度25.78～29.89 m，基坑采用明排降水，大里程端頭設(shè)置軌排基地。

根據(jù)詳勘資料顯示，大里程端頭軌排基地處地質(zhì)依次為填土層、沖積-洪積土層、殘積土層、巖石全風(fēng)化帶、巖石強(qiáng)風(fēng)化帶、巖石中等風(fēng)化帶。

2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軌排基地基坑的主體支護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1 200 mm@1 400 mm鉆孔灌注樁加4道豎向內(nèi)支撐，在大里程端采用4道鋼筋混凝土支撐，在左右線各設(shè)置1處28 m×5 m軌排井。在支護(hù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，再在支撐之間的豎向空間兩側(cè)增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索，包括每側(cè)增加平面22道、豎向7道預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索水平間距1.4 m，豎向間距分別為4 m、2.5 m、2.5 m、3.2 m、2.5 m、3.3 m。每道預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置1條鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力錨索腰梁，預(yù)應(yīng)力錨索腰梁采用植筋與圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接，預(yù)應(yīng)力錨索腰梁及內(nèi)支撐均采用C30鋼筋混凝土。軌排基地基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

陳村北站軌排基地基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置4道鋼筋混凝土支撐和7道預(yù)應(yīng)力錨索，施工中要結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)位置及預(yù)應(yīng)力錨索施作空間，合理、有序進(jìn)行基坑分層開(kāi)挖。

具體施工流程為：第1層土石方開(kāi)挖→第1道混凝土支撐結(jié)構(gòu)施作→第2層土石方的開(kāi)挖→第1道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第3層土石方的開(kāi)挖→第2、3道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第2道混凝土支撐結(jié)構(gòu)施作→第4層土石方的開(kāi)挖→第4道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第5層土石方開(kāi)挖→第3道混凝土支撐結(jié)構(gòu)施作→第6層土石方的開(kāi)挖→第5道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第7層土石方開(kāi)挖施工→第6道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第4道混凝土支撐結(jié)構(gòu)施作→第8層土石方開(kāi)挖施工→第7道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第9層土石方開(kāi)挖施工。

考慮到進(jìn)行第5道預(yù)應(yīng)力錨索施作完成后，由于第6道預(yù)應(yīng)力錨索與第4道混凝土支撐間距較小，預(yù)應(yīng)力錨索鉆機(jī)無(wú)法進(jìn)行作業(yè)，故應(yīng)先進(jìn)行第6道預(yù)應(yīng)力錨索施作后再回填或搭設(shè)架體進(jìn)行第4道混凝土支撐施工。

圖1 軌排基地基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

4 錨索施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力錨索由錨固段、自由端和錨頭組成，預(yù)應(yīng)力錨索外端由錨具夾片鎖定后通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索腰梁支撐于圍護(hù)樁面，內(nèi)端通過(guò)水泥漿錨固在原有地層巖體中。其作用主要體現(xiàn)在通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索張拉，將薄弱松軟、不穩(wěn)固的地層緊固在深層的穩(wěn)定土體或巖層中，從而保證基坑的整體穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力錨索通過(guò)張拉及壓漿操作，在滑面層中形成康復(fù)摩擦力，以加強(qiáng)附近巖層的整體性，達(dá)到防止邊坡位移、基坑坍塌的目的。

預(yù)應(yīng)力錨索施工流程包括機(jī)械鉆孔、預(yù)應(yīng)力錨索體制作安裝、一次二次壓漿、預(yù)應(yīng)力錨索腰梁制作、張拉鎖定等主要工序，如圖2所示。每道工序的施工質(zhì)量將直接影響預(yù)應(yīng)力錨索體的抗拔力，故需通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（軸力計(jì)）控制基坑整體安全性。

圖2 錨索施工工藝流程

4.1 錨索制作與安裝

預(yù)應(yīng)力錨索采用高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其規(guī)格為4φs15.2 mm，鋼絞線強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1 320 MPa。預(yù)應(yīng)力錨索的制作與安裝主要涉及鋼絞線下料、刷防腐油漆、導(dǎo)向錐定位拼接、穿接套管固定和送孔等流程，具體如下。

（1）現(xiàn)場(chǎng)鋼絞線的編制與鉆孔同步進(jìn)行，預(yù)應(yīng)力錨索采用的鋼絞線必須先進(jìn)行表面除污、除銹。

（2）在自由段，待鋼絞線表面除污、除銹完成后，涂抹防腐油漆并包裹塑料材質(zhì)遮布，然后對(duì)遮布外表面再進(jìn)行防腐油漆涂抹處理，最后分組置于塑料套管內(nèi)，以此可形成一種雙層防腐的保護(hù)機(jī)制。須特別注意的是，塑料套管兩頭應(yīng)密封包裹，臨近錨固一頭采用鋼絲扎緊的方式與鋼絞線形成聯(lián)系，然后采用寬膠帶纏繞的方式保障壓漿液不漏液。

（3）鋼絞線經(jīng)裁剪置于操作臺(tái)，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸標(biāo)記好總長(zhǎng)和錨固段長(zhǎng)度；預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段每1 m設(shè)置1處隔離架，以保證預(yù)應(yīng)力錨索順直；沿錨桿桿體全長(zhǎng)設(shè)置定位支架，定位支架應(yīng)能使相鄰2組定位支架結(jié)構(gòu)中間位置的錨桿自身保護(hù)層厚不低于1 cm，且要求自由段的間距不超過(guò)2 m，錨固段的間距不超過(guò)1.5 m；定位支架應(yīng)能使各根鋼絞線相互分離，最后在制作好的預(yù)應(yīng)力錨索端頭安裝導(dǎo)向錐；鉆孔、清孔結(jié)束后，人工及時(shí)將已制作完成的預(yù)應(yīng)力錨索成品轉(zhuǎn)送至成孔孔底。

（4）鋼絞線拼裝施作要點(diǎn)包括4個(gè)方面：①止?jié){環(huán)與限漿環(huán)的安裝位置要準(zhǔn)確，對(duì)已損壞的止?jié){環(huán)和限漿環(huán)必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求及時(shí)更換；②排氣管安裝位置要準(zhǔn)確，且要求管道保持通暢無(wú)阻；③推送預(yù)應(yīng)力錨索至孔內(nèi)，待定位止?jié){環(huán)到孔口位置后，推送終止，并立即對(duì)壓漿管與單向閥門(mén)予以定位安裝；④繼續(xù)對(duì)排氣管的通暢性進(jìn)行復(fù)查，如出現(xiàn)不通暢問(wèn)題須拔出錨索返工處理。

預(yù)應(yīng)力錨索安裝示意圖如圖3所示。

4.2 鉆孔

（1）根據(jù)陳村北站地質(zhì)條件及場(chǎng)地環(huán)境條件，采用MDL-120D1型履帶式錨固鉆進(jìn)行鉆孔，鉆孔過(guò)程包括鉆進(jìn)裝置就位、成孔施作和成孔清掃3部分。待基坑開(kāi)挖到預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔位置，應(yīng)壓實(shí)作業(yè)平臺(tái)，如有需要可下墊鋼板，以保證鉆機(jī)平整、穩(wěn)固。鉆機(jī)就位時(shí)鉆頭定位要準(zhǔn)確，鉆頭直徑應(yīng)至少大于設(shè)計(jì)孔徑3 mm。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，成孔軸線偏斜率一般控制在錨索長(zhǎng)的2%以內(nèi)。

（2）為規(guī)避松軟地段的成孔施作出現(xiàn)坍孔，最好選擇偏心鉆孔方法并與護(hù)壁套管形成同步跟進(jìn)；鉆孔階段須重點(diǎn)關(guān)注出灰、出渣和漏風(fēng)條件，記錄滑動(dòng)面和錯(cuò)落面的鉆進(jìn)情況，以判定鉆進(jìn)過(guò)程是否到達(dá)穩(wěn)定土層位置，最終要保證鉆進(jìn)段達(dá)到穩(wěn)定土層的深度，滿足設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度要求；兼顧沉渣的厚度，鉆進(jìn)孔底的長(zhǎng)度一般要求超鉆1 m左右；最后，通過(guò)高壓風(fēng)對(duì)孔壁進(jìn)行清掃，增進(jìn)水泥凈漿和孔壁的粘結(jié)作用。

圖3 預(yù)應(yīng)力錨索安裝示意圖（單位：mm）

（3）成孔完畢需拔出相關(guān)鉆孔裝置，并提前預(yù)備好沖擊設(shè)備；利用聚乙烯管對(duì)成孔深度進(jìn)行復(fù)測(cè)，同時(shí)配合高壓風(fēng)對(duì)鉆孔進(jìn)行清掃處理，待復(fù)測(cè)成孔深度不短于預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度后，方可提出聚乙烯管并對(duì)成孔進(jìn)行封口。

鉆孔示意圖如圖4所示。

圖4 鉆孔示意圖

4.3 錨固法壓漿

（1）錨固法壓漿施作包括制漿、壓漿2部分，壓漿材料選用P.O42.5水泥凈液，其配合比依據(jù)具體試驗(yàn)確定，可適量摻加早前外加劑，以縮短預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程的等待時(shí)間。

（2）預(yù)應(yīng)力錨索錨固段采用二次壓漿法壓漿，首次壓漿采用的水泥砂漿的灰砂比宜為0.5～1、水灰比宜為0.38～0.45，如有需要可適量摻入外加劑，壓漿壓力宜為0.5～1.5 MPa，壓漿體強(qiáng)度不小于25 MPa，待首次壓漿初凝且強(qiáng)度達(dá)到5 MPa，可進(jìn)入二次壓漿流程；二次壓漿選用水灰比為0.45～0.50的純水泥漿，必要時(shí)加入一定量的外加劑或摻和料，壓漿壓力宜為2.5～3.0 MPa，整個(gè)穩(wěn)壓過(guò)程持續(xù)2 min以上。二次壓漿是劈裂壓漿過(guò)程，其主要目的是對(duì)首次劈裂壓漿進(jìn)行劈裂處理，劈裂壓漿液因高壓作用擴(kuò)散至地層接觸面，錨固體擴(kuò)大，徑向應(yīng)力也隨之變大。同時(shí)，擠壓導(dǎo)致錨固體臨近的地層接觸面被壓縮，其含水率和孔隙比均降低，因而增強(qiáng)了錨固體地層接觸面的抗剪指標(biāo)。

（3）壓漿管放置于桿體中心，隨桿體一同放入孔中；壓漿口要求在距離空地約450 mm位置接入，壓漿過(guò)程從上到下依次施作，同時(shí)要保證壓漿孔的水氣通暢；二次壓漿過(guò)程同樣要求出漿口和端頭的密封線良好，確保整個(gè)壓漿過(guò)程不存在漏漿問(wèn)題；桿體安放時(shí)應(yīng)防止壓漿管被拔出，若壓漿管被拔出長(zhǎng)度超過(guò)500 mm時(shí)，應(yīng)將桿體拔出，修整后重新安放。

錨固壓漿示意圖如圖5所示。

4.4 預(yù)應(yīng)力錨索腰梁施工

（1）預(yù)應(yīng)力錨索腰梁采用C30鋼筋混凝土，與預(yù)應(yīng)力錨索腰梁接觸的圍護(hù)樁表面需先鑿毛處理，然后在腰梁位置圍護(hù)樁植入3排φ25 mm鋼筋（每根樁每層12根），后與混凝土腰梁鋼筋焊接；為能保證腰梁上截面和預(yù)應(yīng)力錨索軸線形成垂直關(guān)系，可采用PVC管及鋼墊板予以固定，PVC管的外徑應(yīng)與鉆頭直徑一致；將鋼墊板固定于鋼筋混凝土鋼腰梁上，澆注腰梁前將管埋入即可。

（2）緊固端施作包括腰梁澆注和錨具安裝2道工序，在強(qiáng)度達(dá)到75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，安裝錨具，并用夾片鎖好鋼絞線。

預(yù)應(yīng)力錨索腰梁與圍護(hù)樁示意圖如圖6所示。

4.5 預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定

（1）預(yù)應(yīng)力錨索在張拉之前要對(duì)其張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，做出千斤頂裝置與壓力表壓強(qiáng)的關(guān)系曲線圖，以此作為預(yù)應(yīng)力錨索張拉施作依據(jù)。

圖5 錨固法壓漿示意圖

（2）預(yù)應(yīng)力張拉錨索灌漿完畢后，錨索固定且臺(tái)座的強(qiáng)度達(dá)到75%以上時(shí)，予以張拉鎖定；若發(fā)現(xiàn)錨桿有明顯的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉；為規(guī)避張拉施作預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大，預(yù)應(yīng)力錨索張拉可采用“隔一拉一”的方式。

（3）預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定后，進(jìn)行自由段壓漿，壓漿材料同錨固段；由于自由段外面套了塑料管，因此壓漿漿液不能進(jìn)入自由段鋼絞線，以保證自由段預(yù)應(yīng)力錨索的自由伸縮；切除多余的鋼絞線，澆注C25細(xì)石混凝土包住錨頭。

（4）預(yù)應(yīng)力錨索張拉荷載應(yīng)分級(jí)進(jìn)行，并進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的觀測(cè)，預(yù)應(yīng)力錨索張拉荷載分級(jí)及觀測(cè)時(shí)間如表 1所示。

圖6 預(yù)應(yīng)力錨索腰梁與圍護(hù)樁示意圖（單位：mm）

表1 錨索張拉荷載分級(jí)及觀測(cè)時(shí)間表

5 結(jié)束語(yǔ)

錨索是在地鐵深基坑施工中廣泛應(yīng)用的一種支護(hù)形式，在主體結(jié)構(gòu)施工前起輔助支撐、減小基坑變形的作用，可較好地彌補(bǔ)以鋼管內(nèi)支撐為主的基坑支護(hù)形式的缺點(diǎn)，同時(shí)不占用施工空間，可形成無(wú)障礙的作業(yè)面，是一種有效、實(shí)用、簡(jiǎn)單、合理的支護(hù)形式。本文以廣州地鐵7號(hào)線陳村北站軌排基地深基坑預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工為研究背景，研究提出的鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)+預(yù)應(yīng)力錨索同步組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，及該支護(hù)結(jié)構(gòu)的工藝、工法、流程要點(diǎn)等技術(shù)措施，可為同類工程項(xiàng)目施工提供借鑒。