核島深基坑支護錨索施工技術應用淺析

文/畢兆朋 中國核工業二四建設有限公司 北京 101601

錨索作為一種有效的巖土加固手段，用于改善巖體應力狀態，提高巖體強度，控制巖體變形，促進巖體穩定，在各種巖土工程中應用越來越廣泛。由于錨索與其它支護手段相比具有施工速度快，工程造價低，布置方便靈活等特點，在工程建設中發揮著越來越大的作用。

1、工程概況

1.1 工程概況

核島基坑邊坡支護工程AP段邊坡和GF段邊坡從邊坡檢測數據分析得知，邊坡穩定系數不高，已處于臨界狀態，且后續施工需要增加新的荷載，經過對基坑支護結構穩定性評估和計算，需在原支護結構的基礎上對AP段和GF段邊坡采用預應力錨索加固。

1.2 工程地質概況

根據《巖土工程勘察報告》揭示，AP段和GF段邊坡地質概況如下，從絕對標高7.2m開挖處向下，在開挖深度范圍主要分布著淺肉紅色、深灰色的第⑤層花崗片麻巖，上部以強風化全風化下部以中風化和微風化方式存在，在基坑部分地段局部夾雜著第⑥層灰綠色的斜長角閃巖。

2、穩定性評估

2.1 支護結構現狀

根據地質條件和實際情況，該段邊坡分為AP段和GF段兩種加固方案。

①AP坡段坡高18.6m，上部5m～6m為強風化層，下部為中風化層，基本無地下水。坡比1：0.2，設計三排錨索，長度分別為12m、11m和10m。該坡段存在部分超挖，坡面混凝土出現不規則裂縫。

②GF坡段上部約6米為強風化層，下部為中風化層，基本無地下水。距坡面5m處土釘長度為8m，-6米以下土釘長度為9m，三排錨索長度分別為15m、15m和12m。

2.2 新增荷載及計算分析

2.2.1 新增荷載

根據后續施工需要，AG段上部距邊坡10m、距A點14m，新增1臺450噸吊車；在A點和G點附近距邊坡6m處各新增1臺混凝土泵車，在AP段距邊坡5m處新增2臺混凝土泵車，在P點距邊坡5m場合新增1臺活動式泵車。

2.2.2 計算結果分析

計算結果：

無外部荷載時：AP段安全系數Kaf1=1.469，AB段Kab1=1.784。

考慮外加荷載時：GF段K=安全系數Kaf2=1.067，AB段Kab2=1.284。

其它條件不變，在距邊坡上部3m位置增加一排20m長度錨索，AF段安全系數Kaf3=1.312，AB段Kab3=1.391。

計算結果表明，無外部荷載時，基坑穩定；考慮附加荷載時，AP，GF段安全系數不滿足規范要求；若上部增加一排錨索，完全系數均大于1.3，可滿足各方要求和使用需要。

3、支護方案

3.1 支護方案

反應堆廠房、乏燃料廠房基坑開挖深度18.6m，地質狀況比較復雜。

AP段預應力錨索設計長度20m，鉆孔孔徑為100，自由段長度14m，錨固段長度6m，采用拉力型工作方式，全長注漿，每根錨索極限拉力為600KN，設計拉力400KN，張拉鎖定值為235KN，共21根，從P1點起編號為1#～21#。

GF段預應力錨索設計長度20m，鉆孔孔徑為100，自由段長度14m，錨固段長度6m，采用拉力型工作方式，全長注漿，每根錨索極限拉力為600KN，設計拉力400KN，張拉鎖定值為235KN，共21根。

錨索端部采用三塊鋼墊板（Q235B），分 別 為 400×400×20、250×250×20 和150×150×20，外用錨具鎖定，對所有外露的鐵件涂防銹漆防護。

3.2 監測方案

3.2.1 位移和沉降監測

在基坑支護前后和支護施工過程中，要求對基坑邊坡的水平位移和豎向沉降進行監測。根據該基坑周圍環境條件，由專業技術人員在基坑周邊設置水平位移24個監測點，豎向沉降8個監測點。

3.2.2 錨索內力監測

在設計錨索上設置1組（3個）測力計，對錨索受力情況進行監測，錨索為：1#～12#（對應測力計分別為：8196#、8204#、8203#）。

4、施工技術措施

4.1 錨索施工

施工工藝為：錨索制作→放線定位→鉆機成孔→安放錨索→底部注漿→張拉鎖定→錨頭防護。

（1）錨索制作桿體采用1860級4×7φ5無粘結鋼絞線，工作錨索下料長度大于設計長度700，試驗錨索與內力監測錨索下料長度大于設計長度1000，以滿足張拉鎖定需要，20m錨索6m長錨固段，25m錨索11m長錨固段去除套管，清洗油脂。錨索全長設置隔離架，錨固段間距1.5m，自由段間距2.0m，用鐵絲將鋼絞線均勻捆于骨架周圍，注漿管固定于隔離架中心。

（2）放線定位：由測量放線人員按設計要求定位放線。

（3）鉆機成孔：用潛孔鉆按照設計角度、孔徑、深度成孔與清孔，孔位的允許偏差不大于100mm，鉆孔的傾角誤差不大于3度，孔徑允許偏差為+20mm、-5mm，孔深允許偏差為+200mm、-50mm。

（4）安放錨索：成孔后將制作好的桿體及注漿管緩慢放入錨索孔內。

（5）底部注漿：錨索注漿采用純水泥漿，水灰比0.5。將注漿管插至孔底，慢速連續一次注漿，直至孔口流出水泥漿為止。

（6）張拉鎖定：注漿體強度達到75%后對錨索進行張拉，鎖定到設計值。錨索張拉采用650KN級穿心千斤頂，張拉設備在錨桿驗收前須經計量部門進行標定，以標定參數作為現場張拉的依據。在墊板安裝之前，需對錨索孔周邊進行找平，找平采用1：1的水泥砂漿（水泥采用P·O42.5），找平面積以鉆孔為中心500mm×500mm。錨索分級張拉，鎖定值為235KN。

（7）錨頭防護：安裝前鋼墊板涂刷一遍防銹漆，張拉后與露出鋼絞線一起再涂刷一遍防銹漆，以保證錨頭的耐久性。

4.2 錨索張拉

（1）工作錨索張拉：工作錨索張拉分為20m和25m長種，張拉結果表明，預應力錨索理論彈性伸長值符合規范與設計要求。

（2）工作錨索（安裝測力計）張拉：該類錨索只有20m長一種，張拉結果表明，預應力錨索理論彈性伸長值符合規范與設計要求。

（3）驗收試驗錨索張拉：驗收試驗錨索張拉分為20m和25m長種，張拉結果表明，預應力錨索理論彈性伸長值與蠕變量符合規范與設計要求。

4.3 監測要求

水平位移和豎向沉降監測

監測頻率：施工完成后每2天監測一次，一個月后每周監測一次，半年后每月一次；遇到大雨或450t吊車工作時按照每天監測兩次的頻率進行監測。

預警值：AP1段、AG1段坡頂水平位移預警值為4cm，其他坡段水平位移預警值為基坑深度的0.3%。超出預警值后立即停工并撤離相關人員及基坑周邊設備，確定處理方案。

結論：

錨索支護是一項專業性很強的隱蔽性加固方法，在質檢和驗收時會帶來一定難度，施工時遇到問題各方要及時溝通，施工方切不可自作主張進行非規范處理。只要科研、設計、監理和施工單位統一認識，把提高工程質量作為第一要務來抓，錨索支護技術必定能健康發展，在工程建設中發揮更大的作用。