自進(jìn)式錨桿在砂層深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

唐偉

摘 要：西安地鐵三號線國際港務(wù)區(qū)車輛段出入段線采用明挖順筑法施工，場地為渭河階地，地質(zhì)構(gòu)造主要為中砂、粉細(xì)砂層，開挖深度為10～12米左右，局部明挖結(jié)構(gòu)跨度過大無法采用鋼支撐對撐支護(hù)，綜合水文地質(zhì)、基坑深度和邊界條件，選取自進(jìn)式錨桿與圍護(hù)樁、工字鋼腰梁相結(jié)合進(jìn)行支護(hù)。采用自進(jìn)式錨桿施工工藝具有鉆、注、錨一體化的功能，解決錨桿成孔過程中的塌孔問題，能夠保證復(fù)雜地質(zhì)條件下的注漿效果，在抗彎、抗剪強(qiáng)度和表面粘結(jié)等方面明顯優(yōu)于截面相同的常規(guī)砂漿錨桿，可以任意切割、連接、施加預(yù)應(yīng)力和荷載。在本項目中取得了良好的工程效果。

關(guān)鍵詞：深基坑；自進(jìn)式錨桿；砂層；基坑監(jiān)測

一、工程概況

1.設(shè)計概況

西安地鐵三號線車輛段出入線場地位于深渡村和滋合周村，三號線延長線居中布置，出入段線位于延長線兩側(cè)布置，基坑開挖深度為10～12米，在區(qū)間出線左側(cè)里程CDK0+071.803～CDK0+100.403，長28.6m；出入段線正線左側(cè)里程ZDK50+772.917～ZDK50+801.517，長28.6m，分別存在區(qū)間風(fēng)井和區(qū)間跟隨所等結(jié)構(gòu)，造成基坑跨度過大，最大處達(dá)50米，此范圍基坑采用一級放坡+圍護(hù)樁支護(hù)，由于基坑跨度過大無法采用鋼支撐對撐支護(hù)，而采用圍護(hù)樁+自進(jìn)式錨索+鋼腰梁進(jìn)行支護(hù)。其中出入段線CDK0+071.803～CDK0+100.403段自進(jìn)式錨桿采用縱向設(shè)4排，其中第一、二排采用TRZ32錨桿，長度L=16m，水平間距2.2m，縱向間距2.0m；第三、四排采用TRZ27錨桿，長度L=14m，，水平間距2.2m，縱向間距2.0m，正線里程ZDK50+772.917～ZDK50+801.517段自進(jìn)式錨桿采用縱向設(shè)3排，其中第一排采用TRZ27錨桿，長度L=15m，水平間距2.2m，縱向間距2.0m；第二排采用TRZ25錨桿，長度L=12m，水平間距2.2m，縱向間距2.0m；第三排采TRZ25錨桿，長度L=12m，水平間距2.2m，縱向間距2.0m。詳見后平面及剖面圖。

2.水文及地質(zhì)條件

出入線場地位于西安市國際港務(wù)區(qū)深渡村和滋合周村，以農(nóng)田為主，場地地貌單元屬渭河I級階地，地下水位埋深介于10.02～10.15m，地下水高程介于358.59～359.44m之間，主要賦存于砂層中，屬孔隙性潛水。

本標(biāo)段出入段線鉆探深度內(nèi)地層自上至下為：人工填土、黃土狀土、細(xì)砂、中砂、粗砂，上更新統(tǒng)沖積粉質(zhì)黏土，細(xì)砂、中砂、粗砂層，區(qū)間結(jié)構(gòu)主要位于細(xì)砂和中砂層中。

錨桿鎖定采用腰梁及螺母鎖定專用鎖具，鋼筋錨固或彎折焊接長度應(yīng)滿足設(shè)計要求。錨桿穿越腰梁位置預(yù)留錨桿孔，采用Φ50mmPVC管。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，錨具規(guī)格可適當(dāng)調(diào)整。錨具規(guī)格參見《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程（CECS 22：2005）中螺JM12系列。腰梁與噴射混凝土面層之間空隙采用高強(qiáng)水泥砂漿填平。詳見圖1-5錨桿大樣圖和圖1-6錨桿腰梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖。

二、施工方案

1.總體施工部署

自進(jìn)式錨桿支護(hù)段落完成圍護(hù)樁及冠梁施工后，進(jìn)行該范圍的基坑開挖，每次開挖深度為每層錨桿位置以下1.2～1.5左右，完成開挖后即掛設(shè)網(wǎng)片施工樁間噴射砼，設(shè)計噴射砼厚度為10cm，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，測放錨桿的點位并做好標(biāo)識，平整設(shè)備作業(yè)場地，由于本基坑冠梁以下部位地質(zhì)基本為粉、細(xì)砂層，可采用黏土將設(shè)備作業(yè)面鋪墊30～50cm厚，碾壓平整后鉆孔設(shè)備再就位，依次鉆孔、安放錨桿、注漿、安放腰梁、張拉，達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)入下一排施工。

2.施工工藝流程

本項目自進(jìn)式錨桿施工工藝流程詳見后附圖所示：

3.施工機(jī)械設(shè)備

結(jié)合本項目的工程地質(zhì)情況及場地條件，在施工自進(jìn)式錨桿時選用DZ-120型履帶鉆機(jī)鉆進(jìn)、HB50/15-F型注漿泵進(jìn)行注漿，自進(jìn)式錨桿施工主要采用以下機(jī)械設(shè)備：

4.材料使用情況

5.施工方法

（1）錨桿施工

按照設(shè)計圖紙測量放出錨桿位置，為保證錨桿施工質(zhì)量和后期效果，將孔位盡量放在圍護(hù)樁的中間位置，同時指導(dǎo)鉆機(jī)就位。

根據(jù)自進(jìn)式錨桿直徑和長度，采用DZ-120型履帶鉆機(jī)鉆進(jìn)，同時按照每根錨桿中心線、高程及錨桿角度，安裝鉆機(jī)。

安裝錨桿及鉆頭：鉆機(jī)定位完成后，將專用鉆頭和錨桿連接好，確保端頭和尾部夾持固定牢固且在一條直線上，施工過程中按照設(shè)計總長度合理的選擇每節(jié)錨桿長度，一般以不短于3米為宜，錨桿頭尾夾持間距不大于2米，這樣既避免接頭過多影響連接質(zhì)量，夾持間距過長鉆進(jìn)過程中擺動幅度過大，影響成孔質(zhì)量和后期注漿。

鉆桿鉆進(jìn)：為了確保錨桿的方向、坡度和精度，在進(jìn)行鉆進(jìn)前，測量人員對錨桿位置進(jìn)行放樣，放樣完成后，調(diào)整好鉆機(jī)角度開始鉆進(jìn)，保證鉆機(jī)作業(yè)面平整堅實，鉆進(jìn)過程中檢查鉆進(jìn)的角度和方向，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。保證鉆頭、錨桿、連接套、止?jié){塞一次性進(jìn)入土體中構(gòu)成錨桿體。

撤掉鉆機(jī)：錨桿鉆進(jìn)到位后，鎖緊卡纖器，反轉(zhuǎn)鉆機(jī)，將錨桿從鉆機(jī)連接套卸下，開始移開鉆機(jī)，繼續(xù)鉆進(jìn)安裝下根錨桿。

連接注漿設(shè)備開始注漿：在錨桿尾部旋轉(zhuǎn)上注漿接頭，連接注漿管路及注漿泵，配置漿液（純水泥漿，水灰比1：1，在有水的情況下采用水泥水玻璃雙液漿，水玻璃濃度35Be，C：S：1：1～1：06；擴(kuò)散半徑為0.3～0.5m，采用425號普通硅酸鹽水泥）開始注漿，在砂地質(zhì)中注漿一般分為二次進(jìn)行，初始壓力一般為0.2Mpa～1 Mpa，完成初始注漿后2h左右即進(jìn)行二次注漿，二次注漿壓力為1 Mpa～2.5 Mpa將水泥漿體直徑擴(kuò)大，達(dá)到設(shè)計漿體握裹半徑。

（2）腰梁安裝

安裝腰梁前將錨桿位置上、下約50cm寬的位置進(jìn)行噴砼或抹砂漿，保證腰梁的基面位于同一平面上，由于腰梁采用工字鋼加工而成，每段腰梁長度約為9米，在地面上安放3個托架將吊裝到位的腰梁先行放在托架上，調(diào)整腰梁高度將錨桿穿過腰梁上預(yù)留孔洞。

待每節(jié)腰梁錨桿均初步穿孔固定后，按照調(diào)節(jié)墊片，保證錨桿與腰梁面垂直，由每節(jié)腰梁的中間向兩邊對稱進(jìn)行施加預(yù)應(yīng)力，達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行緊固。

（3）施工要點及注意事項

自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)時嚴(yán)格控制錨桿的點位、鉆深，保證水平、縱向間距按設(shè)計值鉆進(jìn)，錨桿水平方向間距誤差不應(yīng)大于50mm；垂直方向間距誤差不應(yīng)大于100mm。

鉆孔前，根據(jù)設(shè)計要求和土層條件，定出孔位，做出標(biāo)記；鉆機(jī)工作平臺搭設(shè)要牢固，錨桿鉆進(jìn)過程中加大角度測量頻度，如超出允許范圍及時糾正，保證錨桿施工精度。

錨桿孔深不應(yīng)小于設(shè)計長度，也不宜大于設(shè)計長度的1%。

錨桿支護(hù)施工必須進(jìn)行錨桿的現(xiàn)場抗拔試驗，試驗平均值應(yīng)大于設(shè)計取用值的1.25倍，否則應(yīng)進(jìn)行反饋修改設(shè)計。

錨桿鉆進(jìn)過程中，隨時注意觀察周邊情況，如有出水現(xiàn)象，及時注漿，邊注漿邊鉆進(jìn)。

錨桿間采用專用連接套連接牢固，保證鉆進(jìn)時不脫落、注漿時不漏漿。嚴(yán)格按要求配置水泥漿液，控制注漿壓力在2.5Mpa范圍內(nèi)，以保證注漿質(zhì)量。

三.施工效果檢查

由于在砂層中施工此類錨桿，并且在較大的深度的基坑支護(hù)中應(yīng)用，為檢查施工效果，在完成注漿并達(dá)到養(yǎng)護(hù)條件后，業(yè)主委托第三方檢測單位對錨桿進(jìn)行張拉試驗，各項性能參數(shù)均達(dá)到設(shè)計要求，在后期基坑開挖過程中項目部對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移情況進(jìn)行監(jiān)測，樁頂、樁身水平位移和變形均在Ⅰ類基坑允許范圍內(nèi)。

圖3-1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移月變化曲線圖

四 總結(jié)

通過對本項目自進(jìn)式錨桿施工工藝和工程效果進(jìn)行總結(jié)，尤其在砂層地質(zhì)中使用該種支護(hù)結(jié)構(gòu)，不僅積累了施工經(jīng)驗而且為設(shè)計提供了數(shù)據(jù)支持，可以為大跨度或單側(cè)支擋結(jié)構(gòu)提供施工參考，該種支護(hù)不僅適用地層結(jié)構(gòu)類型多，施工簡便、功效高，而且去掉了橫向支撐或格構(gòu)柱，有利于主體結(jié)構(gòu)施工，有著廣闊的適用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]《西安市地鐵三號線國際港務(wù)區(qū)車輛段出入段線TJSG-21標(biāo)區(qū)間結(jié)構(gòu)施工圖》

[2]《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）

[3]《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）

[4]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）