預(yù)應(yīng)力錨索在地鐵施工中的應(yīng)用

唐鵬軍

摘 要：預(yù)應(yīng)力錨索在地鐵深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系中發(fā)揮了較強(qiáng)的作用，預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)可以提供開(kāi)闊的施工空間極大方便土方開(kāi)挖和主體施工，其設(shè)計(jì)方案和施工的流程以及施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)成為基坑支護(hù)體系的安全和質(zhì)量的重要保證。本文以某地鐵主變電站基坑支護(hù)工程為背景，詳細(xì)介紹預(yù)應(yīng)力錨索施工的施工工藝及預(yù)應(yīng)力錨索質(zhì)量與安全施工保證措，為類似基坑支護(hù)工程的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨索 施工工藝 地鐵 安全和質(zhì)量保證措施

中圖分類號(hào)：U473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（c）-0000-00

隨著城市地鐵建設(shè)的日趨增加，不同地區(qū)不同地質(zhì)水文條件下地鐵基坑施工遇到的很多的問(wèn)題，比如地下水的變化引起的鄰近建筑物的不均勻沉降、深大基坑的支護(hù)力嚴(yán)重不足問(wèn)題引起周邊建筑及地面過(guò)大變形以及施工的安全等，而地鐵基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用了巖土錨固技術(shù)中的比較常見(jiàn)的預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系較好的解決了這些問(wèn)題。預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系的施工工藝以及加固的機(jī)理在地鐵深大基坑施工中缺乏經(jīng)驗(yàn)和理論支撐，且其支護(hù)效果受到基坑的水文地質(zhì)條件、材料強(qiáng)度、張拉角度等因素的影響，不同地區(qū)的不同條件下的支護(hù)體系也不盡相同，制定出針對(duì)場(chǎng)地特點(diǎn)以及施工條件的預(yù)應(yīng)力錨索施工方案和工藝，是提高和增強(qiáng)基坑支護(hù)效果及質(zhì)量的重要保證。

1 工程概況

1.1 工程概況

地鐵某主變電站設(shè)計(jì)為全地下變電站，總長(zhǎng)54.2米，寬27.3米，地面局部一層，地下三層，地下結(jié)構(gòu)型式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，變電站覆土厚度為1.2米，樓頂板為250mm，地下一層層高5.24米，底板厚度為180mm，地下二層高4.8米，底板厚度150mm，地下三層層高5.76米。基坑采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土排樁加預(yù)應(yīng)力錨索的組合體系，設(shè)五排預(yù)應(yīng)力錨索（一樁一錨），錨索水平間距為1.5米，鋼筋混凝土排樁體系施工完成且混凝土齡期滿足要求后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工，過(guò)程中采用分層錨固分層開(kāi)挖的原則，且分層開(kāi)挖厚度不宜大于3.5米（錨索間距約為3m），基坑錨索支護(hù)段橫斷面如圖1所示。基坑圍護(hù)樁采用Φ1000mm間距1.5米的鉆孔灌注樁，錨索施工采用入射角（水平向下）15°布設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索、間距1.5米，錨索孔孔徑150mm上下共設(shè)5道錨索。錨索索體材料采用1860級(jí)4ΦS15.2mm鋼絞線，OVM錨具，極限抗拉強(qiáng)度1860MPa。圍檀材料采用2根Ι22b工字鋼通過(guò)鋼板連接雙拼。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

2.1 地層

根據(jù)中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司2014年3月提供的《西安市地鐵三號(hào)線博文路主變電站巖土工程勘察報(bào)告》表明，基坑開(kāi)挖揭露及基坑支護(hù)穩(wěn)固體形成時(shí)所遇地層主要有人工填土，第四系全新統(tǒng)沖積黃土狀土 （Qal/4）、上更新統(tǒng)殘積古土壤（Qeol/3）及沖積粉質(zhì)粘土及中砂 （Qal/3）。各層土的野外特征簡(jiǎn)述如下：

雜填土①-1 （Qml/）：色雜，松散，主要由黏性土（黃土狀土）、磚瓦碎塊及植物根系等組成，土質(zhì)不均勻。該層遍布整個(gè)場(chǎng)地，厚度1.30～2.40m。

素填土①-2 （Qml/）：黃褐色，松散，主要由黏性土（黃土狀土）、組成，土質(zhì)不均勻。主要分布在場(chǎng)地西側(cè)，厚度1.50～3.70m。

黃土狀土②（Qal/4）：褐黃色，具大孔、蟲孔和植物根孔，含蝸牛殼碎片及云母碎片。土質(zhì)較均勻，堅(jiān)硬，局部呈可塑～硬塑。該層厚度3.60～7.00m，層底深度7.30～9.20m。

古土壤③（Qeol/3）：褐紅色，可見(jiàn)蟲孔及針狀孔，含鈣質(zhì)條紋及鈣質(zhì)結(jié)核。土質(zhì)不均勻。硬塑， 局部可塑。該層厚度3.00～4.90m，層底深度11.50～12.60m。

中砂④（Qal/3）：灰黃色；密實(shí)；稍濕。主要成分為石英、長(zhǎng)石等。層厚0.50～1.5m，該層以薄層或透鏡體形式賦存于粉質(zhì)粘土層中。

粉質(zhì)粘土⑤（Qal/3）：深灰色～灰色，可見(jiàn)氧化鐵錳質(zhì)斑紋、云母及蝸牛殼碎片。局部夾粘土團(tuán)塊。土質(zhì)較均勻，可塑。該層厚度19.30～21.50m，層底深度32.70～34.00m。

2.2 地下水

根據(jù)中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司2014年3月提供的《西安市地鐵三號(hào)線博文路主變電站巖土工程勘察報(bào)告》表明：

場(chǎng)地地下水水位埋深為21.00～21.80m，相應(yīng)高程為388.38～389.35m，基坑底部高程為391.80m，基坑開(kāi)挖深度位于地下水位以上約2.40m，故本基坑支護(hù)設(shè)計(jì)不涉及基坑降水。但由于場(chǎng)地地下水埋深受西側(cè)在建工地降水影響，故應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地地下水位觀測(cè)。

2.3不良地質(zhì)作用

勘察結(jié)果表明，場(chǎng)地及附近未發(fā)現(xiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用。

3 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

3.1 錨索施工施工流程

依據(jù)本場(chǎng)地的特點(diǎn)和施工規(guī)范，如圖2給出了預(yù)應(yīng)力錨索施工的施工工藝，其順序依次為土方開(kāi)挖、測(cè)量定位、鉆機(jī)就位、打鉆孔、預(yù)應(yīng)力錨索編制、下錨、洗孔和初次注漿、二次注漿、圍檀制作、鋼墊板加工、張拉鎖定，完成一定深度的土方開(kāi)挖后，根據(jù)上面的順序再施工，依次循環(huán)到設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度，在中間開(kāi)挖深度時(shí)，可以同時(shí)進(jìn)行錨索編制和鋼墊板的加工以期提高施工的效率，減小在深基坑施工過(guò)程的不必要的附加變形。

3.2錨索鉆孔

3.2.1 錨索施工準(zhǔn)備

按照基坑設(shè)計(jì)的要求，錨索施工緊接土方開(kāi)挖進(jìn)行，基坑土方開(kāi)挖采取分層開(kāi)挖，當(dāng)每層土方開(kāi)挖至錨索孔位下0.5米高程時(shí)，平整開(kāi)挖面后進(jìn)行錨索施工。

3.2.2 鉆機(jī)就位

依據(jù)場(chǎng)地的類別、錨固深度、角度和孔徑選擇合理的鉆機(jī)，土層中較為普遍采用工程鉆機(jī)機(jī)械成孔，成孔前先測(cè)量放樣準(zhǔn)確定出錨索孔位，并編號(hào)標(biāo)識(shí)。鉆機(jī)就位后首先調(diào)整鉆桿與水平方向的夾角，使其與設(shè)計(jì)相符合。鉆進(jìn)采用無(wú)水鉆進(jìn)，鉆機(jī)鉆孔過(guò)程中應(yīng)注意鉆孔速度，成孔后檢查孔深是否符合設(shè)計(jì)要求、有無(wú)縮孔等現(xiàn)象。檢孔完成后，將孔口暫時(shí)封堵，以免雜物進(jìn)入孔內(nèi)。根據(jù)鉆機(jī)特點(diǎn)，鉆機(jī)的工作面寬度不小于5m，鉆機(jī)的安放要正平穩(wěn)固。