自進式錨桿在砂層深基坑支護中的應用

唐偉

摘 要：西安地鐵三號線國際港務區車輛段出入段線采用明挖順筑法施工，場地為渭河階地，地質構造主要為中砂、粉細砂層，開挖深度為10～12米左右，局部明挖結構跨度過大無法采用鋼支撐對撐支護，綜合水文地質、基坑深度和邊界條件，選取自進式錨桿與圍護樁、工字鋼腰梁相結合進行支護。采用自進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，能夠保證復雜地質條件下的注漿效果，在抗彎、抗剪強度和表面粘結等方面明顯優于截面相同的常規砂漿錨桿，可以任意切割、連接、施加預應力和荷載。在本項目中取得了良好的工程效果。

關鍵詞：深基坑；自進式錨桿；砂層；基坑監測

一、工程概況

1.設計概況

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布置，基坑開挖深度為10～12米，在區間出線左側里程CDK0+071.803～CDK0+100.403，長28.6m；出入段線正線左側里程ZDK50+772.917～ZDK50+801.517，長28.6m，分別存在區間風井和區間跟隨所等結構，造成基坑跨度過大，最大處達50米，此范圍基坑采用一級放坡+圍護樁支護，由于基坑跨度過大無法采用鋼支撐對撐支護，而采用圍護樁+自進式錨索+鋼腰梁進行支護。其中出入段線CDK0+071.803～CDK0+100.403段自進式錨桿采用縱向設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段自進式錨桿采用縱向設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.水文及地質條件

出入線場地位于西安市國際港務區深渡村和滋合周村，以農田為主，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。

本標段出入段線鉆探深度內地層自上至下為：人工填土、黃土狀土、細砂、中砂、粗砂，上更新統沖積粉質黏土，細砂、中砂、粗砂層，區間結構主要位于細砂和中砂層中。

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滿足設計要求。錨桿穿越腰梁位置預留錨桿孔，采用Φ50mmPVC管。根據現場實際情況，錨具規格可適當調整。錨具規格參見《巖土錨桿（索）技術規程（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錨桿腰梁標準斷面圖。

二、施工方案

1.總體施工部署

自進式錨桿支護段落完成圍護樁及冠梁施工后，進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，完成開挖后即掛設網片施工樁間噴射砼，設計噴射砼厚度為10cm，待混凝土強度達到設計要求后，測放錨桿的點位并做好標識，平整設備作業場地，由于本基坑冠梁以下部位地質基本為粉、細砂層，可采用黏土將設備作業面鋪墊30～50cm厚，碾壓平整后鉆孔設備再就位，依次鉆孔、安放錨桿、注漿、安放腰梁、張拉，達到強度后進入下一排施工。

2.施工工藝流程

本項目自進式錨桿施工工藝流程詳見后附圖所示：

3.施工機械設備

結合本項目的工程地質情況及場地條件，在施工自進式錨桿時選用DZ-120型履帶鉆機鉆進、HB50/15-F型注漿泵進行注漿，自進式錨桿施工主要采用以下機械設備：

4.材料使用情況

5.施工方法

（1）錨桿施工

按照設計圖紙測量放出錨桿位置，為保證錨桿施工質量和后期效果，將孔位盡量放在圍護樁的中間位置，同時指導鉆機就位。

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

安裝錨桿及鉆頭：鉆機定位完成后，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，施工過程中按照設計總長度合理的選擇每節錨桿長度，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量，夾持間距過長鉆進過程中擺動幅度過大，影響成孔質量和后期注漿。

鉆桿鉆進：為了確保錨桿的方向、坡度和精度，在進行鉆進前，測量人員對錨桿位置進行放樣，放樣完成后，調整好鉆機角度開始鉆進，保證鉆機作業面平整堅實，鉆進過程中檢查鉆進的角度和方向，發現偏差及時糾正。保證鉆頭、錨桿、連接套、止漿塞一次性進入土體中構成錨桿體。

撤掉鉆機：錨桿鉆進到位后，鎖緊卡纖器，反轉鉆機，將錨桿從鉆機連接套卸下，開始移開鉆機，繼續鉆進安裝下根錨桿。

連接注漿設備開始注漿：在錨桿尾部旋轉上注漿接頭，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，在砂地質中注漿一般分為二次進行，初始壓力一般為0.2Mpa～1 Mpa，完成初始注漿后2h左右即進行二次注漿，二次注漿壓力為1 Mpa～2.5 Mpa將水泥漿體直徑擴大，達到設計漿體握裹半徑。

（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，調整腰梁高度將錨桿穿過腰梁上預留孔洞。

待每節腰梁錨桿均初步穿孔固定后，按照調節墊片，保證錨桿與腰梁面垂直，由每節腰梁的中間向兩邊對稱進行施加預應力，達到設計要求后進行緊固。

（3）施工要點及注意事項

自進式錨桿鉆進時嚴格控制錨桿的點位、鉆深，保證水平、縱向間距按設計值鉆進，錨桿水平方向間距誤差不應大于50mm；垂直方向間距誤差不應大于100mm。

鉆孔前，根據設計要求和土層條件，定出孔位，做出標記；鉆機工作平臺搭設要牢固，錨桿鉆進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。

錨桿孔深不應小于設計長度，也不宜大于設計長度的1%。

錨桿支護施工必須進行錨桿的現場抗拔試驗，試驗平均值應大于設計取用值的1.25倍，否則應進行反饋修改設計。

錨桿鉆進過程中，隨時注意觀察周邊情況，如有出水現象，及時注漿，邊注漿邊鉆進。

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

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中應用，為檢查施工效果，在完成注漿并達到養護條件后，業主委托第三方檢測單位對錨桿進行張拉試驗，各項性能參數均達到設計要求，在后期基坑開挖過程中項目部對圍護結構的水平位移情況進行監測，樁頂、樁身水平位移和變形均在Ⅰ類基坑允許范圍內。

圖3-1 圍護結構水平位移月變化曲線圖

四 總結

通過對本項目自進式錨桿施工工藝和工程效果進行總結，尤其在砂層地質中使用該種支護結構，不僅積累了施工經驗而且為設計提供了數據支持，可以為大跨度或單側支擋結構提供施工參考，該種支護不僅適用地層結構類型多，施工簡便、功效高，而且去掉了橫向支撐或格構柱，有利于主體結構施工，有著廣闊的適用前景。

參考文獻：

[1]《西安市地鐵三號線國際港務區車輛段出入段線TJSG-21標區間結構施工圖》

[2]《錨桿噴射混凝土支護技術規范》（GB50086-2001）

[3]《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）

[4]《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）