預(yù)應(yīng)力錨樁支護技術(shù)在東湖隧道工程中的應(yīng)用

藍 軼

0 引言

伴隨城市交通快速發(fā)展，地面交通已經(jīng)無法滿足城市生活、生產(chǎn)的需要。為有效解決地面交通擁堵問題，城市地鐵、隧道建設(shè)如雨后春筍般興起。深基坑支護技術(shù)也得到廣泛的運用，特別是地下連續(xù)墻、SMW工法樁+鋼支撐、灌注樁+鋼支撐等技術(shù)運用也日趨成熟。然而，在確保深基坑施工安全的同時，也要考慮方案的經(jīng)濟可行，基坑支護對后續(xù)施工的影響。本文將介紹一種新型的無內(nèi)支撐的支護方式，即預(yù)應(yīng)力錨樁支護技術(shù)在東湖隧道工程中應(yīng)用情況。

1 工程概況

1.1 工程簡介

東湖隧道為武漢市二環(huán)線洪山側(cè)路～東湖路段道路改擴建工程中的一部分，工程全長1 735 m，其中隧道段長度1 585 m;為雙向四車道設(shè)計，開挖深度10 m～14 m。

隧道土建工程投資約3.67億元;2009年1月開工，計劃2010年年底完成土建工程。東湖隧道工程為武漢市標(biāo)志性工程，為二環(huán)線控制性工程，其受市民關(guān)注度高，工期緊，且受汛期影響，東湖隧道湖中段K4+297～K4+918，全長621 m。

1.2 工程地質(zhì)情況

湖中段施工地質(zhì)條件較差，特別是②-1，②-2，③-3a地層，為淤泥或淤泥質(zhì)土。

1.3 新方案提出

受茶港箱涵及水果湖通水影響，湖中岸邊段土方開挖及主體結(jié)構(gòu)施工只能在2009年10月～2010年4月的枯水季節(jié)施工。

1)工期分析:若采取原SMW工法樁+鋼支撐支護技術(shù)，湖中段26節(jié)主體結(jié)構(gòu)，采取兩個班組平行流水作業(yè)，平均每節(jié)施工工期僅為 14 d。工期緊迫，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，在鋼支撐內(nèi)挖土，效率較低，且支撐拆除也需要占用時間。原方案從工期上無法保證。2)場地分析:因鋼支撐需要重型吊裝設(shè)備，對道路場地要求高，而原圍堰內(nèi)施工便道難以滿足鋼支撐安拆需要，原設(shè)計方案難以實現(xiàn)。3)質(zhì)量分析:原設(shè)計方案，在鋼支撐處主體結(jié)構(gòu)鋼筋制安較麻煩，鋼筋接頭增多，混凝土水平方向施工縫增多，不利于主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，且防水施工也難以保證預(yù)鋪卷材的平整度。而采取預(yù)應(yīng)力錨樁施工技術(shù)，由于沒有內(nèi)支撐障礙，土方施工和主體結(jié)構(gòu)施工將大大加快，結(jié)構(gòu)質(zhì)量也比鋼支撐方案更好控制，現(xiàn)場道路條件也滿足新方案需要。

2 預(yù)應(yīng)力錨樁方案實施

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

2.2 錨樁主要施工措施

1)測量定位。待基坑邊坡開挖至錨索設(shè)計位置后，根據(jù)錨索設(shè)計標(biāo)高在錨索樁上用紅油漆做出標(biāo)記并編號。

2)鉆孔。a.鉆機就位后，根據(jù)標(biāo)記位置對好開孔孔位，用地質(zhì)羅盤測好鉆機角度，開孔角度為下傾 20°，鉆孔深度在設(shè)計孔深的基礎(chǔ)上加深0.5 m。b.水循環(huán)鉆孔時利用水循環(huán)結(jié)合地層自造漿循環(huán)鉆進成孔，起到護壁及攜帶巖粉作用，同時應(yīng)控制好循環(huán)泵量，以避免沖擊孔壁、塌孔等。當(dāng)遇到松散破碎、易塌孔地層較難成孔時，應(yīng)采取跟管護壁法鉆進施工。鉆孔結(jié)束后，應(yīng)進行清孔。

3)錨索編制及下錨。a.在錨索作業(yè)區(qū)附近選一區(qū)域作為加工車間，搭建一錨索編制平臺，進行集中編制錨索。b.錨索鋼絞線采用高強度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，直徑為 15.2 mm，極限強度 1 860 MPa。編索前對進場鋼絞線進行極限強度、屈服強度和伸長率力學(xué)試驗，分別隨機抽取三圈鋼絞線各取一根，每根長1 m。c.根據(jù)錨索設(shè)計長度另加長1.0 m(預(yù)留張拉段)下料，用切割機切斷鋼絞線，禁止電弧切割。把切割下來的鋼絞線均勻排列在加工平臺上，要求平直、不扭不叉并需要除銹、除油污，對有死彎、機械損傷及銹坑處應(yīng)整根剔出。d.編制時，錨固段每隔1 m設(shè)置一個隔離架，使錨索居中，兩隔離架之間用箍緊環(huán)箍緊，以形成燈籠形(或梭形)，達到較大受力效果。自由段先刷防銹漆，再涂滿黃油，然后再每根套上波紋套管(波紋管宜用兩種顏色的，以區(qū)別第一和第二張拉單元，避免張拉混淆)。錨索體中間穿入注漿管，注漿管前端用膠布封住，以免雜物堵塞管口，影響注漿。錨索編制好后要進行編號掛牌，并做好防護，避免雨淋生銹等。e.鉆孔結(jié)束經(jīng)驗收合格后，應(yīng)及時對號安放錨索入孔，入孔時防止錨索扭曲。下錨結(jié)束后，應(yīng)進行洗孔，待循環(huán)水基本清澈后進行注漿。

4)注漿。a.選用擠壓式注漿泵，采用從孔底返漿法一次式壓力注漿。b.施工前應(yīng)做兩種漿液的配合比試驗，以選擇最佳的漿液類型及配合比。水泥選用42.5普通硅酸鹽水泥，為滿足現(xiàn)場施工泵送砂漿對漿體流動性的要求，漿液中外加FDN高效減水劑，加量0.5%?？紤]漿液凝結(jié)時產(chǎn)生的收縮變形，同時也為了改善防裂及抗?jié)B性，漿液中加入UEA型膨脹劑，加量0.1%。c.施工中用高速機械攪拌機均勻攪拌，固結(jié)體強度的質(zhì)量是錨索施工成功的關(guān)鍵，要嚴(yán)格控制好施工配合比。注漿以孔口返漿為止，對孔內(nèi)注漿一次不飽滿的，應(yīng)進行補漿。d.根據(jù)土質(zhì)情況確定水泥摻量為15%～20%。

5)制作腰梁。按照設(shè)計，提前加工鋼筋，注漿結(jié)束后即開始綁扎鋼筋;然后關(guān)模澆筑C30混凝土，要求腰梁的外端斜面必須與錨索軸線垂直，并進行養(yǎng)護。

6)張拉鎖定。a.待孔內(nèi)漿體、腰梁混凝土強度達到設(shè)計強度的80%后即可進行張拉。b.張拉錨具采用具有多次張拉工藝的OHM15-G錨具，張拉前隨機抽取錨具總量的5%對工程錨具、夾片做洛氏硬度試驗，對張拉千斤頂、對應(yīng)壓力表(精度不低于1.5級)進行標(biāo)定，取得荷載與壓力值關(guān)系計算公式。以上試驗均須在有一定資質(zhì)的試驗室進行。c.張拉鎖定結(jié)束后，用砂片切割機切除預(yù)留張拉段，用C30素混凝土封閉錨頭。

3 效果檢查

3.1 基坑穩(wěn)定性

1)湖中段深基坑采用SMW工法樁+預(yù)應(yīng)力錨樁支護結(jié)構(gòu)經(jīng)受了堆土、長臂挖機、履帶吊等施工荷載和降雨等各種不利因素的考驗。2)基坑位移觀測結(jié)果表明:采用無內(nèi)支撐預(yù)應(yīng)力錨樁支護的基坑的最大位移為13 mm，小于規(guī)范規(guī)定的40 mm要求。

3.2 工期情況

1)2010年4月10日完成湖中及岸邊段主體結(jié)構(gòu)施工，確保汛期到來之前，湖中段施工場地滿足過水條件。2)采用新方案圍護結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)施工便利，工期比原方案節(jié)約48 d。

3.3 工程造價比較

采用預(yù)應(yīng)力錨樁技術(shù)較鋼支撐施工造價進行對比，按照施工長度每延米進行換算，造價比較見表1。

表1 工程造價分析對比表

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力錨樁支護技術(shù)成功應(yīng)用于東湖隧道湖中段圍護結(jié)構(gòu)工程，取得明顯經(jīng)濟效益、社會效益。其安全性、經(jīng)濟性、便捷性較為突出。該技術(shù)適用于各種土層，可推廣應(yīng)用至城市地鐵、房屋建筑等深基坑工程。

[1] CECS 147:2004，加筋水泥土樁錨支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[M].北京:中國計劃出版社，2004.

[3] GBJ 7-89，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] 楊 恒，牛治亮，朱文武.預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁在邊坡加固工程中的應(yīng)用[J].山西建筑，2008，34(4):128-129.