承壓水作用下細顆粒土層錨索施工關鍵技術研究

馬杰朋，王永杰，吉正勇，楊海星，普健濤

四川志德巖土工程有限責任公司，四川 成都 610051

在一些軟土地區，為了避免地下水流失對周邊環境造成影響，基坑支護常采用止水帷幕控制地下水。錨拉排樁支護具有施工速度快、經濟性高的優點，目前，軟土地區很多基坑項目嘗試采用此支護方式。由于采用止水帷幕，基坑周邊地下水位通常很高，給錨索施工造成了很大的影響，特別是承壓水地段，粉土、粉砂等細顆粒土層區域，錨索施工難度更大，文章通過針對此類地層錨索施工技術的研究，總結出了一套適應于此類地層的錨索施工方法。

1 項目簡介

擬建項目位于昆明市巫家壩舊機場內，占地24933m2，基坑平面呈規則長方形，周長約545m，基底大面標高1876.5m，基坑開挖深度為14.13 ～16.5m，擬建建筑主要由低層商業、高層住宅、公寓、超高層寫字樓組成。基坑支護形式采用錨拉排樁支護，樁頂5m 左右放坡噴錨，采用三軸深層攪拌樁止水。排樁直徑為1.2m，錨索孔徑為200mm，桿體為高強度、低松弛φ15.2mm 鋼絞線，錨索設計長度為32.5 ～36.5m，拉力設計值為300kN。

2 項目地質條件

項目場地處于昆明盆地東南部，屬于沖湖積盆地地貌，場地地層分布有素填土、黏土、泥炭質土、粉質黏土、粉土、有機質土。其中，⑥1層粉土呈多層分布，厚0.5 ～6.5m，顏色呈灰色、淺藍灰色，飽和，密實狀，顆粒均勻，級配較差，搖振反應慢，粉砂主要以透鏡體狀分布于粉質黏土中，厚度一般不超過1m。根據勘察報告顯示，場區內地下水類型主要為上層滯水、孔隙型潛水、基巖裂隙水；場地地下水埋深在地面標高以下0.4 ～2.3m，黏性土為相對隔水層，地下水主要賦存于粉土、粉砂層中，水量較大，具有一定的承壓性。地質剖面圖如圖1 所示。

3 錨索施工技術

3.1 預應力錨索施工工藝

該工程錨索施工涉及土層中含密實的粉土、可塑狀態黏土，且多位于地下水位以下施工，錨索成孔選用宇通履帶式DL-180 液壓鉆機進行鉆孔和套管護壁成孔工藝，跳打施工，張拉機進行預應力后張拉。錨索施工前，詳細了解并查清周邊管線及周邊建（構）筑物基礎的位置和埋深，逐根施工，避開管線及相應基礎。采用二次注漿工藝，錨索末端錨固段設置注漿孔，孔間距500 ～800mm，每個注漿截面設置注漿孔2 個，二次壓力注漿漿液宜采用水灰比為0.5 ～0.55 的水泥漿；二次注漿管固定在桿體上，注漿管的出漿口設置逆止構造，二次壓力注漿在水泥漿初凝后、終凝前進行，終止注漿壓力不小于1.5MPa。

圖1 典型地質剖面圖

該工程在施工第5 排錨索時，當鉆孔鉆穿雙排支護樁鉆至錨索設計標高，鉆工拆除雙套管內鉆桿后，由于土層與鉆孔之間存在水壓差，粉土中細顆粒粉砂在地下水滲流作用下從鉆桿套管中涌出，涌砂量較大、速度較快，長度為36m、直徑為200mm 的套管被涌砂堵塞，細顆粒粉砂涌至孔口堆積，導致成孔后錨索束體無法放入孔內。

結合施工現場場地、地質條件及工期等因素綜合考慮，無法通過修改錨索設計參數避開粉土等細顆粒地層，項目部采取調整錨索施工角度、調整施工孔深、更換錨索鉆頭鉆具等措施分別進行試驗，錨索成孔角度由原設計25°調整為15°、30°，成孔深度由33.5m 調整至36m，根據調整進行相關成孔試驗后均存在涌水、涌砂現場。現場涌水、涌砂照片如圖2 所示。

圖2 現場涌水涌砂照片

3.2 錨索改進技術

處理細顆粒土層施工涌水涌砂常規方法以引、排、堵、截為主，如采用引、排法，鉆孔停滯后涌水、涌砂量會持續增加，大量引排后可能會對上部已施工完成的4 道錨索錨固體造成破壞，嚴重時會導致地面下沉或塌陷，影響基坑支護結構安全，故引、排法不宜采用，只能采用堵、截法，其中，注漿固結堵截法較為經濟合理、快速高效、安全可靠；通過注漿固結壓制，達到快速封堵的效果。經過認真分析論證和現場反復試驗實踐，最終采取在錨索鉆機鉆進成孔完成后沿內鉆桿內壁注漿封堵涌砂的方式，通過注漿減小粉土內承壓水的流量及流速，待漿液在孔底初凝固結，達到壓制細顆粒土層涌水、涌砂的效果。

鉆孔采用全套管跟進水沖法成孔，供水選用7.5kW 高功率增壓水泵，錨索鉆機就位后校正孔位，調整角度，安裝套管、鉆桿開始鉆孔，鉆至錨索設計底標高后超鉆0.5 ～0.8m（沉淀段）停鉆，停鉆后內鉆桿不拆卸，鉆頭保持壓置于細顆粒土層上，利用內鉆桿內壁注水轉換接頭連接注漿機，注入水灰比為0.5 ∶1 的純水泥漿，注至孔口溢漿后保持繼續注入5 ～10min，確保返漿正常后停止注漿。鉆孔過程中需提前將水泥漿攪拌好，鉆孔完成后應用清水反復清洗孔內泥皮及沉渣，確保鉆孔孔內清潔，孔壁無污染物，注漿時壓力不超過0.5MPa，注漿完成后快速拆除雙套管內鉆桿，拆管時將制作完成的成品錨索抬至孔口，6 名鉆工將錨索置于孔口垂直方向，拆管完成后將成品錨索沿套管內壁放入孔內，放置過程需連貫迅速，確保入索一次性完成。改進后錨索施工流程如圖3 所示。

圖3 改進后錨索施工流程圖

3.3 錨索改進施工效果

這種采用雙套管鉆桿內壁注漿壓制封堵細顆粒土層涌水、涌砂方式在該工程取得了良好效果，在后續錨索成孔施工過程中均未再出現涌水、涌砂現象。通過雙套管鉆桿內壁注漿，既減少了對細顆粒土層的擾動，也對孔底進行了加固，提高了錨固體拉拔力。基坑開挖后經項目部及第三方監測單位監測，數據顯示周邊道路、地面沉降觀測數據正常，錨索張拉力均達到設計鎖定值，錨索驗收試驗及蠕變試驗結果均無異常，錨索內力監測測試值滿足規范及設計要求。

4 結論

當錨索設計鉆孔底標高位于富水粉土（砂）層或施工穿越細顆粒土層時，常規采用單套管或雙套管護壁成孔方式無法避免粉土（砂）等細顆粒從套管端部進入鉆孔中。實踐證明，采用雙套管成孔工藝在拆除雙套管內鉆桿前通過鉆桿內壁對鉆孔底部進行注漿可以很好地封堵細顆粒土層涌水、涌砂，能夠取得良好工程效果，可以作為錨索穿越粉土（砂）等細顆粒土層中處理涌水、涌砂的施工工藝經驗。