針對砂卵石地層預應力錨索施工技術要點研究

朱斌 陳博 安文斌

中鐵一局集團有限公司第三工程分公司 陜西 寶雞 721000

1 工程概況

某公園北站，屬于一期工程的中間站，主要和五號線進行換乘。在本工程中，其中三號線在上面，五號線在下面。

1.1 3號線車站

在本工程中，其中三號線車站長310m，標準段寬為24.65m～29.5m，基坑深度為16.5m左右（如圖1所示）。在三號線車站施工中，由于車站主體設計為地下兩層三柱四跨箱廂結構，所以采用的明挖進行施工。在具體施工中，車站圍護采用900mm左右的地下連續墻施工[1]。

圖1 三號線現場施工圖

1.2 5號線車站

在本工程中，其中五號線車站總長313m，標準段寬22.9m，基坑深度在25m左右（如圖2所示）。在五號線施工中，由于車站主體為地下三層雙柱三跨箱廂框架結構，所以采用了明挖法進行施工。在具體施工中，車站圍護結構采用地下連續墻的方式。

圖2 5號線車站現場施工圖

預應力錨索主要技術參數：預應力錨索錨筋采用高強度低松弛鋼絞線，鋼絞線強度標準值為1860MPa，鋼絞線根數為3根7′s15.2和4根7′s15.2；鉆孔直徑為?=150mm，角度 α=20°；間距為1.5×1.5m和2×2m。錨具型號OVM15。灌注材料：采用42.5MPa普通硅酸鹽水泥，注漿體強度M25，水灰比1∶1～1∶2，一次注漿壓力0.4～0.6MPa；二次注漿壓力為2.0～3.0MPa。設計3號線北側7道錨索、南側5道錨索，5號線西側7道錨索。東側5道錨索，錨索長度約21m，錨固端均長9m，自由端均長12m。

2 工程、水文地質

在本工程施工中，地形有一定起伏，但是高差不算大，可以說是相對平整。

通過對本工程進行巖土工程勘察，該地為第四系松散層覆蓋，其中下伏基巖為礫巖。通過對本工程進行地質勘查，發現地層主要為砂卵石地層，其中地下水位孔隙潛水，相對來說水量比較大，而且具有一定的承壓性[2]。

3 預應力錨索拉拔試驗

在本工程施工中，通過進行錨索拉拔試驗可以更好對錨索承載力進行確定，而且可以對錨索設計的參數和施工工藝進行有效的驗證。另外在預應力錨索拉拔試驗中，需要相關工作人員對拉拔試驗結果進行復核，更好的保證工程的順利進行。

在進行錨索拉拔試驗中，需要在典型工點進行，而且需要至少做三孔，而且試驗孔的選擇需要具有一定的代表性，不能影響后續錨索的施工進度。另外在在進行錨索拉拔試驗中，為了保證工程的順利進行，需要在每一片錨索框架內最多選擇一個孔進行相關試驗，而且對各個試驗孔位置不能選擇同一工能部位。

在進行錨索拉拔試驗中，為了保證試驗的有效性，需要保證安設錨索工程同一地層中進行相關試驗。

在進行錨索拉拔試驗中，為了保證試驗的有效性，需要保證錨索拉拔試驗加荷裝置的定額壓力必須大于試驗拉力，從而更好地保證施工質量。

在進行錨索拉拔試驗中，錨索拉拔試驗的檢測裝置需要滿足設計精度要求，更好的保證試驗的有效性。

在進行錨索拉拔試驗中，需要對最大加荷進行嚴格控制，不能超過鋼絞線標準強度的0.9倍。

在進行錨索拉拔試驗中，為了保證試驗的有效性，需要進行分級施加荷載。在進行加荷載操作中，需要每隔五分鐘進行觀察一次，在兩次觀察錨頭位移量小于0.1mm的時候，才能加下一級荷載。

試驗中，應由技術人員詳細記錄每級荷載下不同觀測時間的錨頭位移量，在每一級加荷等級的觀測時間內，測讀錨頭位移量不小于3次[3]。

4 預應力錨索施工的主要關鍵技術

月湖公園北站為T型換乘車站，與恒大雅苑基坑無縫銜接，雙方為了節約成本，達成同步建設意向，故而無法采用內支撐體系，從而采用了錨索支護體系。由于本站地層有較厚的卵石層，根據地層選用跟管鉆進法進行施工。能夠有效地穿透卵石層并能保證有效成孔和鉆孔迅速止水。錨索施工主要施工工序是：鉆孔、錨索制作及安裝、制漿注漿、張拉錨固等。主要關鍵技術在鉆孔、自制同錨索入孔止漿袋、漿液拌制、注漿、張拉。

4.1 鉆孔

根據本站砂卵石地層要求，錨索鉆孔機械選用HDL—160D型鉆機，雙管鉆進，能夠有效地穿透卵石層并能保證有效成孔和鉆孔迅速止水。錨索孔在圍護結構地下連續墻施工過程中，預埋直徑DN200的套管。錨索施工前鑿出鋼套管，調整鉆孔機鉆臂架的水平位置、高度、方位和傾角，使鉆桿和套管夾具精確對準孔位，調整方位和傾角符合設計要求。安設高壓水泵，將進水管與水源接通，將出水管與鉆孔機上進水管接通。

4.2 漿液拌制

漿體攪拌使用型號LHJ200攪拌機，漿體應攪拌均勻，防止混入雜物。按照設計比例采用材料為42.5mpa水泥，注漿體強度M25。漿體按配合比配置，一次灌漿選用水灰比0.45～0.5的水泥凈漿，二次高壓注漿宜使用水灰比0.45～0.50的水泥凈漿，適量加入外加劑以促進早凝劑和控制泌水[4]。

4.3 注漿

4.3.1 車站上部黏土層孔內水流較小時，成孔后套管留在孔內，伸入一次注漿管（距孔底宜為100～200mm）注滿漿液；二次注漿管與錨索（灌漿管的邊壁帶孔，出漿孔應進行可灌密封處理，且與孔內錨索等長）綁扎在一起，待套管內注滿漿液后插入孔內，再拔出套管（每拔10m套管在孔口補一次漿），在套管全部拔出一次注漿體達到初凝后進行二次注漿。

第一次采用重力或低壓（0.4～0.6MPa）灌漿方式，導管底端插入孔底，在灌漿同時將導管緩慢的勻速撤出，導管的出漿口應始終處于孔中漿體的表面以下，保證孔中氣體、漿液、水能全部溢出，第二次采用高壓（2～3MPa）注漿，孔口設止漿塞，在首次灌漿初凝后2～4h內向孔中二次灌注水泥凈漿，注滿后保持壓力5～8min。

4.3.2 設計注漿方式為先注漿后安裝錨索，再二次注漿。但項目部在施工過程中，由于卵石層中承壓水水流量過大，由于錨索采用套管跟進施工工藝，在高水位及承壓水下時，注漿時漿液會被套管內水流沖出，無法凝固則采用以下注漿方案：鉆孔完成，放入鋼絞線后，將套管拔出，再注漿。

4.3.2.1 錨索隔離支架中穿入兩根注漿管，制作好的鋼絞線表面用自制鋼絲網（支架直徑120mm間距lm）支撐將其包裹，鋼絲網與鋼絞線中間具有一定縫隙（等同于原套管存在時功能，同時透水性好）。鋼絲網應選擇密目鋼絲網，孔徑大小要求只允許細沙通過，不讓小石子通過，同時有一定的剛度。

4.3.2.2 一二次注漿管應在錨索注漿入口用不同顏色膠帶做上標記，2根注漿管長度與錨索同步，二次注漿管每隔500～600mm米左右打孔并用膠帶封好，防止一次注漿漿液進入，在二次注漿壓力下各段相互擠壓，保證分段注漿的施工質量，有效減弱了由于水壓過高而對注漿的影響。

一次注漿應封堵錨索孔預留觀察管，注漿時使用低壓，將孔內氣體、漿液和水從觀察孔全部溢出，看到漿體濃度較大時，扎緊觀察管，繼續壓漿，當壓力達到0.4～0.6MPa時，扎緊注漿管，方可停止注漿。

4.3.2.3 注漿應連續進行，不得中途停止。一次灌漿調配水泥漿施工中按比例均勻添加速凝劑。加速凝劑主要原因是加速水泥在水層凝結，更好保證鋼絞線附近水泥漿不易流失。二次注漿采用高壓注漿壓力2～3MPa，漿液為水泥凈漿，適量加入外加劑促進早凝劑控制泌水[5]。

4.4 張拉

在錨索張拉施工中，需要在錨索固結體的強度達到15MPa和腰梁砼強度達到設計強度85%的時候才能進行錨索的張拉鎖定。在進行錨索張拉鎖定作業中，需要有專業的設備，而且在具體施工之前需要對張拉設備進行標定，需要張拉設備能夠符合相關要求才可以正常施工。在具體的施工中，錨索張拉作業順序和技術要求需要嚴格按照以下標準進行。

一是在錨索張拉施工中，腰梁的承壓面需要保證平整，而且需要錨索軸線垂直，才能更好地進行張拉施工作業。二是在具體施工中，需要提前對張拉設備進行標定，只有做好標定以后才能進行張拉施工。三是在錨索張拉施工中，需要嚴格按照相關順序進行，避免對鄰近錨索造成影響，影響工程的順利進行。四是在錨索張拉施工中，需要按照1.05倍軸向設計拉力進行錨索預張拉。另外在具體操作中，錨索張拉施工需要緩慢進行，加載速度不能過快，保證錨頭的穩定性。

五是在錨索張拉施工中，錨索拉力需考慮鎖定過程中的預應力損失量；預應力損失量宜通過對錨定前、后錨索拉力的測試確定；缺少測試數據時，鎖定時的錨索拉力可取鎖定值的1.1～1.15倍。六是錨索鎖定需考慮相鄰錨索張拉鎖定過程引起的預應力損失，當預應力損失嚴重時，需進行再次鎖定，錨索出現錨頭松弛、脫落、錨具失效等情況時，及時進行修復并對其進行再次鎖定[6]。

5 結束語

地鐵車站大部分為深基坑明挖施工，基坑變形、地表及建（構）筑物的變形，支護結構的應力應變和地下水的動態變化，極其重要。對于支護采用錨索支護形式的深基坑，錨索施工的質量是關鍵。在砂卵石層中錨索成孔采用雙管跟進施工，注漿采用二次注漿形式及一次注漿加入適量早凝劑控制泌水，有效地避免了成孔過程中的塌孔及漿液流出。在項目實施過程中，采用了根據地層采用了兩種注漿工藝，在后期錨索張拉檢測中，合格率達到了100%。因此在基坑開挖過程中，基坑變形較小。