基坑支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)埋管防堵漏施工技術(shù)

劉崢志,陳來勇,雷 斌

(1.深圳市工勘建設(shè)集團(tuán)有限公司,廣東 深圳 518063; 2.深圳市工勘巖土集團(tuán)有限公司,廣東 深圳 518063)

0 引言

樁錨支護(hù)形式是目前深基坑支護(hù)中最常用的一種,主要由一系列排樁和預(yù)應(yīng)力錨索組成。隨著基坑不斷向下開挖,時(shí)常發(fā)生預(yù)應(yīng)力錨索在張拉鎖定后,在錨索錨頭或冠(腰)梁處出現(xiàn)不同程度的滲漏水現(xiàn)象。長時(shí)間的錨索滲漏水,會(huì)引起基坑周邊地下水位不同程度的下降,導(dǎo)致周邊管線、建(構(gòu))筑物不同程度沉降。

為消除錨索漏水對(duì)基坑造成的安全隱患,現(xiàn)場往往根據(jù)錨索滲漏水的大小情況,采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理。當(dāng)出現(xiàn)錨頭處浸透或細(xì)微漏水時(shí),采用在錨頭鋼墊板處鉆鑿數(shù)個(gè)注漿孔,并采用高壓注漿機(jī)注入化學(xué)漿液,對(duì)錨頭處的滲流通道進(jìn)行封堵,可實(shí)現(xiàn)快速封堵滲漏點(diǎn)。而當(dāng)錨頭滲漏水較大時(shí),采用上述化學(xué)注漿處理后,錨頭處漏水點(diǎn)被封堵后,有的會(huì)轉(zhuǎn)而在錨索的冠梁或腰梁部位出現(xiàn)繞滲,此時(shí)采用在腰梁與支護(hù)樁交界處沿錨索的角度鉆斜孔,并實(shí)施水泥漿+水玻璃的雙液快速固結(jié)注漿,對(duì)錨索非錨固段通道進(jìn)行完全封堵。采取上述2種處理方法,均能有效處理錨索漏水,但這些堵漏處理均屬于事后補(bǔ)救,需要重新實(shí)施鉆孔、埋管、注漿或搭設(shè)腳手架,給現(xiàn)場施工帶來較大的影響。

為更好地解決預(yù)應(yīng)力錨索滲漏水問題,將事后處理轉(zhuǎn)變?yōu)槭孪阮A(yù)防性控制,介紹了一種基坑支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)埋管防堵漏施工技術(shù),在施工錨索處的冠(腰)梁鋼筋綁扎、支模板、澆筑混凝土前,事先預(yù)埋1根PE注漿管,一端進(jìn)入預(yù)應(yīng)力錨索通道內(nèi),另一端伸出冠(腰)梁混凝土頂面。若在錨索張拉鎖定后,隨著基坑向下開挖,錨索未出現(xiàn)滲漏時(shí),則無需處理;若錨索出現(xiàn)滲漏,則向預(yù)埋的PE注漿管灌入環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂與水相遇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)迅速膨脹形成固結(jié)體充滿錨索滲水通道,將滲水通道阻塞,達(dá)到堵漏效果。

1 工程概況

南山區(qū)中醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目地基與基礎(chǔ)工程位于深圳市南山區(qū)同樂片區(qū),南博二路與南博三路交叉口,深圳市藝術(shù)學(xué)校南山學(xué)校東側(cè),深圳市博倫職業(yè)技術(shù)學(xué)校南側(cè),深圳市公物倉西側(cè)?；娱_挖面積約為10 383 m2,周長約為405 m,擬開挖4層地下室?；娱_挖深度16.00～24.50 m。東西兩側(cè)規(guī)劃道路比現(xiàn)狀標(biāo)高低,先平整至規(guī)劃道路標(biāo)高后,采用上部放坡,下部樁錨支護(hù)。南側(cè)平整至規(guī)劃地坪標(biāo)高后采用上部放坡,下部樁錨支護(hù)。錨索共902根,單根長度20～34 m,總長27 782 m。該工程現(xiàn)場地下水位較高,在基坑土方開挖至第1道錨索以下時(shí)(地面以下5～8 m),個(gè)別錨頭開始出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。經(jīng)過注漿堵漏準(zhǔn)備后,通過向事先預(yù)埋在冠(腰)梁的注漿管灌入環(huán)氧樹脂,將滲水通道阻塞,達(dá)到了立竿見影的堵漏效果,得到參建各方的一致好評(píng)。

2 基坑支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)埋管防堵漏施工工藝

2.1 適用范圍

1) 適用于地下水豐富的基坑支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)防性堵漏。

2)適用于基坑支護(hù)冠梁、腰梁處滲漏的預(yù)應(yīng)力錨索堵漏。

2.2 工藝原理

預(yù)應(yīng)力錨索出現(xiàn)滲漏,主要是由于基坑支護(hù)錨索孔口區(qū)域地下水較豐富,或錨索成孔時(shí)鉆穿承壓水層,造成錨索孔內(nèi)外水壓差大,孔口范圍內(nèi)的錨固漿體難以凝固,豐富的地下水沿著非錨固段錨索孔通道從錨頭滲出。此外,錨索施工非錨固段錨索波紋管受損,造成地下水進(jìn)入錨索波紋管形成滲水通道,沿錨索從錨頭滲出。錨索滲漏水主要原因是錨固體內(nèi)存在與地下水貫通的滲水通道,在錨頭和冠(腰)梁下滲出。因此,只要對(duì)該滲水通道進(jìn)行完全封堵,便可解決預(yù)應(yīng)力錨索滲漏水問題。

2.2.1預(yù)埋管堵漏原理

本技術(shù)針對(duì)錨索產(chǎn)生滲漏的原因,在錨索滲水通道內(nèi)事先埋設(shè)注漿管,一旦出現(xiàn)錨索漏水,從預(yù)埋的注漿管口實(shí)施注漿即可進(jìn)行有效封堵。

1)冠梁處預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)埋管

冠梁開挖時(shí),梁背后通常會(huì)超挖一定空間進(jìn)行支模,工人可在冠梁鋼筋骨架背后將PE注漿管預(yù)埋進(jìn)PVC保護(hù)套管中。在冠梁鋼筋綁扎完成后,模板未封閉前,將1根長約2 m的φ25 PE注漿管從冠梁鋼筋后方插入φ75錨索PVC保護(hù)套管內(nèi),插入長度約30～50 cm,然后使用水泥砂漿將錨索PVC保護(hù)套管與錨孔間的空隙封堵密實(shí)。PE注漿管另一端豎直露出冠梁外,作為注漿口。冠梁預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)埋注漿管過程如圖1所示。

圖1 冠梁錨索PE注漿管預(yù)埋過程Fig.1 PE grouting pipe pre-embedding process for prestressing anchor cable at bent cap

2)腰梁處預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)埋管

腰梁施工通常將腰梁處支護(hù)樁鑿毛后直接澆筑混凝土,考慮到腰梁背后無操作空間,難以將PE注漿管插入錨索PVC保護(hù)套管中,此時(shí)采取將PE注漿管從錨孔口插入錨索孔內(nèi),插入長度約30～50 cm。注漿管插入預(yù)應(yīng)力錨索孔后,使用水泥砂漿將PVC保護(hù)套與錨索孔間的間隙全部封堵密實(shí)。腰梁預(yù)應(yīng)力錨索PE注漿管預(yù)埋過程如圖2所示。

圖2 腰梁錨索PE注漿管預(yù)埋過程Fig.2 PE grouting pipe pre-embedding process for prestressing anchor cable at wai purlin

2.2.2注漿堵漏原理

采用疏水性環(huán)氧樹脂改性注漿材料,該材料具有良好的疏水性能、化學(xué)穩(wěn)定性高,遇水后立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳和不溶于水的發(fā)泡體,持續(xù)產(chǎn)生的二氧化碳推動(dòng)發(fā)泡體向空隙深處擴(kuò)散。發(fā)泡體充分反應(yīng)膨脹后,最終形成具有一定強(qiáng)度的堅(jiān)韌固結(jié)體,并將整個(gè)滲水通道完全填充,從而阻塞通道滲水,達(dá)到堵漏效果。

當(dāng)出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力錨索滲漏后,通過往預(yù)留的PE注漿管口灌入環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂進(jìn)入錨索滲水通道后,與地下水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),膨脹形成發(fā)泡固結(jié)體,將滲水通道阻塞,便可完成堵漏。冠、腰梁錨索滲漏注漿封堵原理如圖3,4所示。

圖3 冠梁錨索滲漏注漿封堵原理Fig.3 Principle of grouting and plugging when the anchor cable at the bent cap is leaking

圖4 腰梁錨索滲漏注漿封堵原理Fig.4 Principle of grouting and plugging when the anchor cable at the wai purlin is leaking

2.3 工藝流程

基坑支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)埋管防堵漏施工工藝流程如圖5所示。

圖5 施工工藝流程Fig.5 Construction process

2.4 操作要點(diǎn)

1) 預(yù)應(yīng)力錨索二次注漿 ①預(yù)應(yīng)力錨索灌注純水泥漿,水泥漿采用P·O42.5R普通硅酸鹽水泥拌制,水灰比為0.45～0.55,且保證漿體強(qiáng)度等級(jí)不低于C25;②注漿為兩次注漿,第1次注漿為常壓置換注漿,待孔口溢漿即可停止,第2次為高壓注漿,注漿壓力不宜小于2.0 MPa。

2) 冠(腰)梁鋼筋綁扎 ①根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求綁扎冠(腰)梁的主筋、箍筋,并仔細(xì)檢查鋼筋間距是否符合相關(guān)規(guī)范、設(shè)計(jì)要求;②主筋采用直螺紋套筒連接。

3) 預(yù)應(yīng)力錨索穿PVC保護(hù)套管 ①準(zhǔn)備好1段φ75 PVC保護(hù)套管,并將一端切割成坡口,角度與錨索傾斜角度相符;②將同孔所有錨索全部穿入PVC保護(hù)套管,然后將PVC保護(hù)套管插入冠(腰)梁底部,保證澆筑冠(腰)梁混凝土?xí)r不將錨索包裹。

4) PE注漿管材料準(zhǔn)備 ①將成捆的φ25PE注漿管使用臺(tái)鋸或手持切割機(jī)切割成小段,每段長約2 m;②PE注漿管不允許出現(xiàn)壓扁、折痕、刺穿等損壞,否則廢棄。

5) 冠梁PE注漿管預(yù)埋至PVC保護(hù)套管內(nèi) ①冠梁鋼筋綁扎完成后,錨索穿PVC保護(hù)套管時(shí),同時(shí)進(jìn)行PE注漿管預(yù)埋;②工人在冠梁鋼筋骨架背后,將PE注漿管從錨索PVC保護(hù)套管根部插入,插入套管的長度控制在30～50 cm。③PE注漿管一端插入PVC保護(hù)套管后,調(diào)整另一端的角度,使其盡可能豎直朝上,并使用扎絲將其位置固定,并保證伸出冠梁混凝土頂面以上長度≥20 cm。④PE注漿管完成預(yù)埋后,露出混凝土面的一端用透明膠帶包封,避免澆筑混凝土?xí)r混凝土進(jìn)入PE注漿管發(fā)生堵塞。

6) 腰梁PE注漿管預(yù)埋至錨索孔道內(nèi) ①腰梁預(yù)埋PE注漿管時(shí),將PE注漿管從腰梁鋼筋前方插入預(yù)應(yīng)力錨索孔內(nèi),插入長度控制在30～50 cm;②PE注漿管一端插入預(yù)應(yīng)力錨索孔口后,調(diào)整另一端的角度,并固定其位置。伸出腰梁混凝土頂面的PE注漿管長度≥20 cm,露出部分使用透明膠帶包封,避免混凝土進(jìn)入PE注漿管。

7) 冠梁錨索PVC保護(hù)套管頭封堵 ①配備干硬性水泥砂漿,按水泥∶砂=1∶(2～3)進(jìn)行配制;②人工將砂漿封堵在錨索PVC保護(hù)套管管頭與地面的空隙處,并手壓密實(shí)形成土包狀。錨索PVC保護(hù)套管頭封堵如圖6所示。

圖6 冠梁PVC套管頭封堵Fig.6 Seal the gap between the PVC casing at the bent cap and the ground

8) 腰梁錨索孔口封堵 ①使用與冠梁錨索PVC保護(hù)套管頭封堵相同的干硬性水泥砂漿進(jìn)行錨索孔口封堵;②人工將砂漿封堵在腰梁錨索孔口,PVC保護(hù)套管、注漿管之間的空隙處,并密實(shí)。腰梁錨索孔口封堵如圖7所示。

圖7 腰梁錨索孔口封堵Fig.7 Plugging of anchor cable holes at wai purlin

9) 冠(腰)梁混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù) ①冠梁PVC保護(hù)套管(腰梁錨索孔口)封堵完成,安裝冠(腰)梁模板,開始澆筑冠(腰)梁混凝土;②澆筑混凝土?xí)r,注意振搗密實(shí),特別是錨索PVC保護(hù)套管周邊,混凝土采用泵送混凝土,強(qiáng)度等級(jí)為C30;③混凝土澆筑完成,根據(jù)施工環(huán)境、氣候條件和使用的水泥品牌及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。

10) 預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定 ①錨索錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后方可進(jìn)行張拉鎖定;②每根錨索均應(yīng)按設(shè)計(jì)拉力的1.0倍進(jìn)行預(yù)張拉,然后卸荷至鎖定荷載進(jìn)行鎖定。

11) 注漿堵漏準(zhǔn)備 ①錨索完成張拉、鎖定后,若出現(xiàn)錨頭滲漏現(xiàn)象,便開始注漿準(zhǔn)備,若無滲漏則無需處理。②提前采購足夠的注漿材料環(huán)氧樹脂,仔細(xì)閱讀材料使用說明,環(huán)氧樹脂為鐵桶包裝,每桶10 kg。③準(zhǔn)備一個(gè)塑料礦泉水瓶,將底部裁剪掉,形成漏斗狀。④將露出冠(腰)梁頂面PE注漿管過長的部分使用手持切割機(jī)將其切除,長度以插入礦泉水瓶注漿時(shí)不發(fā)生傾倒即可。

12) PE注漿管口灌入環(huán)氧樹脂 ①將漏斗狀礦泉水瓶插入PE注漿管頭;②一個(gè)工人扶穩(wěn)PE注漿管,另一工人緩慢向礦泉水瓶內(nèi)灌入環(huán)氧樹脂。

13) 環(huán)氧樹脂混合液從錨頭滲出 ①邊灌入環(huán)氧樹脂,邊觀察錨頭滲水情況;灌入后約3～5 min,錨頭滲水量開始增大,顯示環(huán)氧樹脂在錨索通道內(nèi)與水之間開始發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生出CO2氣體,同時(shí)環(huán)氧樹脂漿液體積膨脹,沿錨索滲漏通道擠出。②持續(xù)往PE注漿管內(nèi)灌入環(huán)氧樹脂,直至錨頭滲出黃色環(huán)氧樹脂與地下水的混合液即可停止灌入。根據(jù)錨頭滲水量大小,灌入環(huán)氧樹脂灌入量約為1/3～1/2桶。

14) 混合液從PE注漿管口排出 ①環(huán)氧樹脂混合液從錨頭滲出后,隨著反應(yīng)時(shí)間加長,發(fā)泡體在錨頭凝結(jié),阻礙通道水滲出,通道水滲出開始減少,開始轉(zhuǎn)從上方PE注漿管口冒出;②通道水從PE注漿管排出約1～2 min后,黃色環(huán)氧樹脂混合液及發(fā)泡體開始從注漿管口排出,并隨后排出部分環(huán)氧樹脂發(fā)泡體。通道水及環(huán)氧樹脂發(fā)泡體從注漿管口排出。

15) 封閉PE注漿管口 ①當(dāng)錨頭與PE注漿管持續(xù)排出環(huán)氧樹脂發(fā)泡體時(shí),及時(shí)將PE注漿管口封閉;②封閉PE注漿管時(shí)將注漿管對(duì)折,并用鐵絲綁牢。

16) 環(huán)氧樹脂停止?jié)B出、堵漏完成 ①PE注漿管口封閉,錨索通道內(nèi)的水完全排出后,環(huán)氧樹脂在滲水通道內(nèi)充分反應(yīng)、膨脹,錨頭持續(xù)滲出環(huán)氧樹脂反應(yīng)膨脹后的發(fā)泡體;②靜置約5 min,環(huán)氧樹脂發(fā)泡體滲出量開始減緩,并逐漸反應(yīng)形成具有一定強(qiáng)度的固結(jié)體;③發(fā)泡體充分反應(yīng)成固結(jié)體后,停止從錨頭滲出,錨索滲漏水完成封堵,錨頭排出發(fā)泡固結(jié)體。

2.5 施工工藝特點(diǎn)

1) 堵漏效果顯著

本技術(shù)采用將預(yù)埋注漿管進(jìn)入預(yù)應(yīng)力錨索通道內(nèi),選用LC疏水性環(huán)氧樹脂作為注漿材料,該材料遇水立即反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體并推動(dòng)漿液向裂縫擴(kuò)散,形成堅(jiān)韌的固結(jié)體,將錨索的滲水通道阻塞,堵漏效果顯著。

2) 堵漏操作便捷

本技術(shù)無需使用機(jī)具,僅在施工冠(腰)梁鋼筋、模板時(shí)事先預(yù)埋1根PE注漿管,當(dāng)錨索張拉鎖定出現(xiàn)滲漏后,通過人工向PE注漿管內(nèi)灌入注漿材料,注漿材料與錨固體中的滲漏水發(fā)生反應(yīng),迅速阻塞滲水通道實(shí)現(xiàn)完成堵漏,現(xiàn)場操作便捷。

3) 施工綠色環(huán)保

本技術(shù)使用的注漿材料為綠色環(huán)保材料,對(duì)環(huán)境無害、無污染且耐酸、堿,耐化學(xué)腐蝕性好;將注漿材料灌入預(yù)埋的注漿管中,在與滲漏的地下水反應(yīng)過程中僅釋放出少量CO2,孔口溢出的反應(yīng)物成塊狀,清理方便,對(duì)土壤和大氣均無污染。

4) 綜合成本低

本技術(shù)所用材料均為成品材料,采購方便、使用量少;操作過程便捷,僅使用常規(guī)小型器具,無需鉆孔、壓漿設(shè)備,1～2個(gè)人便可完成堵漏施工;堵漏過程對(duì)現(xiàn)場其他工序無任何影響,可同步進(jìn)行,綜合成本低。

3 結(jié)語

通過事先預(yù)埋1根PE注漿管進(jìn)入預(yù)應(yīng)力錨索通道內(nèi),在錨索出現(xiàn)滲漏時(shí),向預(yù)埋的PE注漿管灌入環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂與水相遇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)迅速膨脹形成固結(jié)體充滿錨索滲水通道,將滲水通道阻塞,達(dá)到堵漏效果。經(jīng)數(shù)個(gè)項(xiàng)目基坑支護(hù)錨索堵漏應(yīng)用,該技術(shù)達(dá)到了操作便捷、快速堵漏、成本經(jīng)濟(jì)的效果,取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。