臨近高速公路超大深基坑預(yù)應(yīng)力錨索 施工技術(shù)要點(diǎn)分析

段建偉 李林桑 喬浩嵐

（中國(guó)建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

預(yù)應(yīng)力錨索能充分發(fā)揮巖體的自承作用，調(diào)節(jié)和提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，減輕支護(hù)結(jié)構(gòu)的自重，節(jié)約工程材料，并能保證施工的安全與穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鐵路工程、公路邊坡工程以及水利工程等的滑坡治理及高邊坡支護(hù)中。因此，控制好預(yù)應(yīng)力錨索的施工技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)于臨近高速公路超大深基坑的地下建筑施工有著重要意義。

1 工程概況

本工程設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬(wàn)m3/d的全地下式再生水廠及16萬(wàn)m3調(diào)蓄設(shè)施，并配套地面市政景觀公園。再生水廠采用預(yù)處理+多級(jí)AAO反應(yīng)池+混凝沉淀池+V型濾池為主體的污水處理工藝，處理尾水經(jīng)加消毒后排入洗瓦堰。地下主體構(gòu)筑物采用整體基坑開(kāi)挖，基坑開(kāi)挖深度大部分為13.9~18.7m（局部位置開(kāi)挖深度達(dá)22.7m），基坑開(kāi)挖范圍約為108~142m×697m。

本工程基坑支護(hù)多個(gè)斷面分別采用了三、四、五、六道預(yù)應(yīng)力錨索，錨索鎖定在冠梁及腰梁上，冠梁、腰梁為C40鋼筋混凝土，錨索排距1.8～3.8m，1～6排，水平距離1.5m，錨索孔徑為 D150，錨索為?S15.2（1×7） 鋼絞線，錨入深度為12～35m。預(yù)應(yīng)力錨索施工前應(yīng)在基坑四周至少各做一根試驗(yàn)錨索，以選定合理的施工設(shè)備及施工工藝。此外，根據(jù)基坑周邊環(huán)境及地質(zhì)情況，還應(yīng)額外進(jìn)行錨索的蠕變?cè)囼?yàn)（不少于3根），針對(duì)錨索在不同地層中的變形性能進(jìn)行考察，防止基坑施工時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大。

2 基坑周邊環(huán)境及邊坡穩(wěn)定性

2.1 基坑周邊環(huán)境概況

場(chǎng)地北西側(cè)為康達(dá)路及居民集中居住區(qū)，居民區(qū)建筑主要為2~3層民房，根據(jù)《成都地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB51/T5026-2001），該建筑重要性等級(jí)為重要；擬建場(chǎng)地南側(cè)距離環(huán)城高速28~50m，該環(huán)城高速重要性等級(jí)為很重要；擬建場(chǎng)地北東側(cè)距離洗瓦堰距離最小為14m，該環(huán)城高速重要性等級(jí)為一般；擬建場(chǎng)地西側(cè)距離民房距離最小為14m，該民房重要性等級(jí)為重要。

根據(jù)鉆探孔揭露，擬建場(chǎng)地四周上部人工填土層較薄，中間開(kāi)挖過(guò)卵石，人工填土層較厚?；油獗眰?cè)鄰近康達(dá)路段上部填土厚度較薄，厚度2.2~3.3m，下部為原生土層，主要為粉質(zhì)黏土、粗砂、細(xì)砂、稍密-中密卵石及中風(fēng)化泥巖，部分距離康達(dá)路邊民房?jī)H9.0m，基坑開(kāi)挖及降水對(duì)其影響較大；基坑南側(cè)靠近環(huán)城高速，距離環(huán)城高速28~30m，上部填土均較厚，厚度5.3~13.5m，距離環(huán)城高速有一定的距離，環(huán)城高速車流量大且是很重要的道路，基坑降水對(duì)環(huán)城高速影響較大；基坑西側(cè)現(xiàn)狀有民房，上部人工填土較厚，厚度5.2~9.6m；基坑?xùn)|側(cè)為洗瓦堰，上部人工填土較厚，厚度4.2~12.0m，基坑開(kāi)挖及降水對(duì)周邊環(huán)境影響較小。

2.2 基坑邊坡穩(wěn)定性情況

場(chǎng)地內(nèi)基坑壁土層主要為雜填土、素填土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、中砂、粗砂及松散卵石～中實(shí)卵石，自穩(wěn)性較差，土體易坍塌或滑動(dòng)。擬建場(chǎng)地北西角緊鄰康達(dá)路、南側(cè)居民樓段及北東角靠洗瓦堰段，不具備放坡條件，其余段具備自然放坡的條件，基坑開(kāi)挖放坡的同時(shí)采取有效的支護(hù)措施。

北側(cè)：該段基坑基底標(biāo)高471.0~474.5m，西側(cè)調(diào)蓄池底標(biāo)高為474.5m，東側(cè)再生水廠底標(biāo)高471~473.4m，基坑邊坡土層抗剪強(qiáng)度均較低，且北西側(cè)靠近康達(dá)路段基坑邊坡距離民房較近，僅9.0m，不具備放坡條件；基坑上部土層抗剪強(qiáng)度較低，且北東側(cè)靠近洗瓦堰較近，洗瓦堰對(duì)場(chǎng)地基坑施工影響較大，由此，北側(cè)基坑邊坡穩(wěn)定性為不穩(wěn)定。

南側(cè)：該段基坑基底標(biāo)高467.5~475.4m，西側(cè)調(diào)蓄池底標(biāo)高為474.5m，東側(cè)再生水廠底標(biāo)高467.5~475.4m，基坑邊坡土層均以人工填土為主，其抗剪強(qiáng)度較低，基坑邊坡穩(wěn)定性差；該段填土厚度較大，僅現(xiàn)狀高新區(qū)4萬(wàn)t應(yīng)急污水處理廠內(nèi)部分鉆孔卵石較厚，其余段基坑土層均以人工填土為主，填土厚度約5.3~12.8m，基坑上部土層抗剪強(qiáng)度低，基坑邊坡穩(wěn)定性差，由此，南側(cè)邊坡穩(wěn)定性為不穩(wěn)定。

西側(cè)：該段基坑基底標(biāo)高475.4m，為調(diào)蓄池底西側(cè)邊界，該段除KZK01上部填土較薄，其余段基坑邊坡均以人工填土為主，上部填土厚度約9.4~14.2m，抗剪強(qiáng)度較低，基坑邊坡穩(wěn)定性差，由此，西側(cè)邊坡穩(wěn)定性為不穩(wěn)定。

東側(cè)：該段基坑基底標(biāo)高472.0m，為再生水廠東側(cè)邊界，該段除KZK27上部填土較薄，其余段基坑邊坡均以人工填土為主，上部填土厚度約10.0~14.7m，抗剪強(qiáng)度較低，基坑邊坡穩(wěn)定性差，由此，東側(cè)邊坡穩(wěn)定性為不穩(wěn)定。

3 預(yù)應(yīng)力錨索施工設(shè)計(jì)

由于基坑深大，深度超過(guò)15m，平面開(kāi)挖范圍約8.3萬(wàn)㎡，在開(kāi)挖范圍內(nèi)存在不良填土層，西北角緊鄰大片磚砌結(jié)構(gòu)民房，綜合考慮后主體基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu)采用灌注樁＋預(yù)應(yīng)力錨索（角部區(qū)域采用內(nèi)支撐）的基坑支護(hù)形式。

錨索采用預(yù)應(yīng)力錨索Φ15.2（1×7），錨索孔徑為 D150，根據(jù)基坑深度設(shè)計(jì)3~6道錨索，錨入深度為12～35m，錨索水平間距為1.5m。錨索在穿越砂卵石層及軟弱土層時(shí)采用鋼套管跟鉆并做好防水涌措施，錨索施工采用“雙管雙動(dòng)”法，即套管先行、鉆孔后跟進(jìn)的工藝。錨孔采用二次灌漿工藝。錨索打入角度視錨固地層的埋設(shè)深度采取20~35°。

4 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

施工準(zhǔn)備→錨桿定位→核正孔位、調(diào)正角度→鉆孔→至設(shè)計(jì)深度+500~1000mm→洗孔→ 錨桿制作安裝→第一次常壓注漿→ 第二次高壓注漿→養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力張拉鎖定→封錨。

4.1 鉆孔及清孔

鉆孔：孔徑150mm；軸偏角：鉆進(jìn)每5m時(shí)<0.5°，淤泥及砂層中采用鋼套管跟進(jìn)成孔施工，以防塌孔，鉆孔過(guò)程中，如有地下水冒出，要及時(shí)作堵截處理。

清孔：成孔完畢應(yīng)將其孔道內(nèi)浮渣清除干凈，排放孔內(nèi)積水。錨索的水平間距應(yīng)保證腰梁懸臂長(zhǎng)度不大于1.2m。

4.2 錨索安裝

安裝前錨索要求順直，錨索自由段用聚氯乙烯軟管套護(hù)并扎緊兩端，錨索要設(shè)定位器，定位器間距為1.8~3.6m。

4.3 灌漿

錨孔灌漿采用二次灌漿工藝，一次灌漿采用強(qiáng)度等級(jí)大于30MPa水泥砂漿，水灰比0.5，灰砂比1:1~1:2，壓力0.1~0.25MPa，二次高壓注漿采用水灰比0.45~0.55的純水泥漿；二次高壓注漿壓力控制在1.0~2.0 MPa，在一次灌漿初凝后終凝前（約6～8h內(nèi)）封堵孔口加壓進(jìn)行，要求灌漿體設(shè)計(jì)強(qiáng)度不低于30MPa。灌漿水泥材料應(yīng)采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，必要時(shí)可采用42.5R普通硅酸鹽水泥。

4.4 張拉及鎖定

錨桿張拉應(yīng)在錨固體強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%、冠梁（腰梁）混凝土強(qiáng)度達(dá)80%后方可進(jìn)行。張拉荷載為設(shè)計(jì)荷載的1.0倍。張拉采用隔一拉一跳張，必須分單束預(yù)張緊再多束共同分級(jí)張拉，第一級(jí)是錨索軸向拉力設(shè)計(jì)值的0.1倍，第二級(jí)是0.5倍，第三級(jí)是1.0倍，前兩級(jí)穩(wěn)壓2min， 最后一級(jí)穩(wěn)壓10min后，退至鎖定荷載，進(jìn)行鎖定。

5 技術(shù)要點(diǎn)及施工注意事項(xiàng)

5.1 技術(shù)要點(diǎn)

鉆孔機(jī)具的選擇必須滿足錨索鉆孔的要求，砂層及易塌孔的土層應(yīng)用帶護(hù)壁套管的土錨專用鉆機(jī)。錨索成孔直徑不少于150mm；孔位允許偏差：水平方向100mm，垂直方向50mm，預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔傾角20~25°，傾斜度允許偏差為3%，孔深應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度0.5m，終孔后應(yīng)認(rèn)真清孔，直至孔口流出清水為止；預(yù)應(yīng)力錨索下料長(zhǎng)度允許誤差為50mm，錨索材料為1320MPa高強(qiáng)鋼絞線，安裝前應(yīng)認(rèn)真清除錨索表面的油污和鐵銹；錨索自由段應(yīng)涂黃油，并套塑料管，確保鋼絞線與注漿體之間無(wú)粘接；錨索成孔后應(yīng)立即插入桿體并注漿，當(dāng)不能保證成孔后立即注漿時(shí)當(dāng)天不得施工該錨孔；水泥漿采用新鮮的42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，宜選用灰砂比1:0.5~1:1的水泥砂漿進(jìn)行一次注漿；二次注漿宜使用水灰比為0.45~0.5的純水泥漿；注漿為兩次注漿，第一次為常壓注 漿，注漿至孔口溢漿；第二次應(yīng)在第一次注漿達(dá)到初凝后進(jìn)行，注漿壓力不小于2MPa；注漿體強(qiáng)度不宜低于20MPa，錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后方可進(jìn)行張拉鎖定。每根錨索均應(yīng)按設(shè)計(jì)拉力的1.1倍進(jìn)行預(yù)張拉，然后卸荷至鎖定荷載進(jìn)行鎖定；預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)基本試驗(yàn)，以保證錨索拉力。錨桿基本試驗(yàn)所采用的地層條件、桿體材料、錨桿參數(shù)和施工工藝與工程錨桿相同，且試驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于3根。

5.2 注意事項(xiàng)

鉆孔前，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和土層條件、定出孔位做出標(biāo)志；鉆孔底部偏斜尺寸不應(yīng)大于錨索長(zhǎng)度的3%，可用鉆孔測(cè)斜儀控制鉆孔方向；錨索孔深不應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，也不宜大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的1%；在鉆進(jìn)中，螺旋鉆桿不宜太長(zhǎng)，一般控制在4~5m一節(jié)，并宜搭配短桿，鉆進(jìn)速率控制在10%~15%；地下水位以上的錨索按設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖土方后再進(jìn)行施工，地下水位以下的錨索施工為防止砂涌，應(yīng)在地下水位以上的工作面施工；錨索施工前建議先進(jìn)行試?yán)囼?yàn)，若未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，以確保錨索滿足支護(hù)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)工程實(shí)例，對(duì)臨近高速公路超大深基坑預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探究。深基坑開(kāi)挖過(guò)程中是基坑順利安全開(kāi)挖完成的關(guān)鍵，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦翁卣骱退臈l件，采用科學(xué)合理設(shè)計(jì)基坑預(yù)應(yīng)力錨索施工要點(diǎn)，保證建筑工程質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)于地下工程項(xiàng)目有著重要的安全保障作用。預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)效果在于施工過(guò)程的控制，嚴(yán)格的控制能較好地對(duì)深基坑長(zhǎng)期穩(wěn)定提供保證，同時(shí)為臨近高速公路深基坑工程預(yù)應(yīng)力錨索施工積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。