預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系在地鐵明挖深基坑施工中的應(yīng)用

侯永壽

摘要 ：本文針對長春市地鐵一期工程明挖車站預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系的施工，詳細(xì)介紹了地鐵深基坑泥巖地質(zhì)條件下的錨索支護(hù)施工工藝，從現(xiàn)場施工技術(shù)控制角度入手，以確保施工質(zhì)量和安全，對同類工程有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 ：預(yù)應(yīng)力錨索 地鐵 深基坑 支護(hù)體系 施工工藝

1.前言

隨著城市地鐵大規(guī)模的建設(shè)和巖土錨固技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系在地鐵車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越廣泛，但由于錨索施工質(zhì)量受地層條件、材料強(qiáng)度、張拉機(jī)具等影響較大，容易出現(xiàn)錨固力不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致基坑側(cè)壁變形，變形嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成基坑坍塌，而地鐵施工的安全和質(zhì)量日益受各界的高度重視，對預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系的施工工藝和錨固質(zhì)量要求也越來越高。因此，制訂合理的施工工藝和施工技術(shù)控制手段，將有助于提高錨索錨固效果，以確保地鐵施工質(zhì)量及安全。本文以中國鐵建大橋工程局施工的長春地鐵一期工程明挖車站預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系為例，對預(yù)應(yīng)力錨索的施工技術(shù)及施工工藝等進(jìn)行研究與探討。

2.工程概況

本工程為長春市地鐵一期工程明挖車站，車站整個(gè)基坑長度310m，寬22.5m～33.1m。車站主體覆土3.0m～5.0m左右，均采用明挖法施工。采用外錨固支護(hù)形式。

3.預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系設(shè)計(jì)

基坑采用圍護(hù)樁+縱向腰梁+豎向5道錨索支護(hù)體系，一樁一錨，間距1.3m，錨索布置見圖1所示。錨索選用Ⅱ級低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，第一層3束鋼絞線，第二至五層5束鋼絞線，本工程預(yù)應(yīng)力錨索的作用范圍主要集中在全風(fēng)化泥巖和強(qiáng)風(fēng)化泥巖中，錨固體強(qiáng)度不低于15MPa ，且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后，方可進(jìn)行錨索張拉鎖定，與錨具、錨墊板以及圍護(hù)樁、腰梁共同形成支護(hù)體系，以確?；臃€(wěn)定。

4.錨索施工工藝

4.1 錨索施工工藝流程

遵循“分段分層、由上而下、先錨固、后開挖”的原則進(jìn)行錨索施工及基坑開挖。開挖土方至每道腰梁位置以下0.5m，并保證離圍護(hù)樁10.0m范圍內(nèi)平坦。然后進(jìn)行相對應(yīng)錨索鉆孔、錨索安裝、注漿、安裝鋼腰梁及鋼錨墊板、張拉錨固施工等，使束體產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，并與腰梁、鉆孔樁連接成整體，達(dá)到基坑穩(wěn)定的目的。具體的施工工藝流程如圖2所示。

4.2 錨索施工技術(shù)要點(diǎn)

4.2.1 錨索加工與安裝

預(yù)應(yīng)力錨索采用拉力集中型粘結(jié)式預(yù)應(yīng)力錨索體系，錨索由錨固段、自由段和緊固頭三部分構(gòu)成，緊固頭由腰梁、鋼墊板和錨具組成。錨索錨固段擴(kuò)張環(huán)與緊箍環(huán)每隔2米間隔設(shè)置，緊箍環(huán)系16號(hào)無鋅鉛絲綁扎4道，應(yīng)綁緊，自由段每隔3米設(shè)置一道架線環(huán)以保證鋼絞線順直，架線環(huán)采用塑料制成。自由段裝入φ76聚乙烯套管中，套管兩端100～200mm長度范圍內(nèi)用黃油充填，外繞工程膠布固定張拉后封堵，以免注漿時(shí)有漿體進(jìn)入管內(nèi)，縮小自由段的長度，從而使錨索張拉時(shí)帶動(dòng)自由段土體，加大基坑周圍土體護(hù)壁的側(cè)壓力，不利于基坑的穩(wěn)定?；渝^索設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

4.2.2 鉆孔

由于本工程地質(zhì)條件主要為全風(fēng)化泥巖和強(qiáng)風(fēng)化泥巖，不易塌孔，所以綜合考慮本工程各項(xiàng)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，采用MDL-120D1履帶式深基坑錨固鉆機(jī)配合空壓機(jī)吹渣鉆孔，同時(shí)達(dá)到空氣排渣清孔目的。鉆孔過程中要達(dá)到“準(zhǔn)、平、穩(wěn)”的要求，確保機(jī)鉆孔不發(fā)生移位和擺動(dòng)。鉆孔直徑為150mm，鉆頭直徑不應(yīng)小于設(shè)計(jì)鉆孔直徑3mm，錨固孔傾角值設(shè)定為15°，鉆孔軸線的偏斜率不應(yīng)大于錨索長度的2%。鉆孔深度應(yīng)超出錨索設(shè)計(jì)長度0. 3～0. 5m，以防沉渣導(dǎo)致孔深不夠，鉆孔過程中要做好詳細(xì)的施工記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行糾偏調(diào)整。

4.2.3 錨索下放

鋼絞線和注漿管安裝前，必須檢查孔內(nèi)是否有雜物或塌孔現(xiàn)象，無異樣后方可進(jìn)行安放。錨索下放前，把注漿管（6″塑料管）插入隔離架中心孔，距錨索端頭50～100cm，跟鋼絞線一同沿鉆孔中心線徐徐送入孔內(nèi)，中途遇阻時(shí)，可適當(dāng)提動(dòng)桿體，調(diào)整方向再下，如處理無效時(shí)，應(yīng)將錨索提出孔外，重新成孔。

4.2.4 注漿

錨索采用二次注漿工藝，第一次注漿采用水泥漿自孔底向外灌滿全孔；第二次為高壓劈裂注漿，在一次注漿錨固體強(qiáng)度達(dá)到5.0MPa后進(jìn)行，壓力宜控制在2.0～5.0MPa之間。第一次以小于1Mpa的注漿壓力，直至孔口處溢出純水泥漿，第一次注漿完成后1小時(shí)左右進(jìn)行第二次壓力注漿，注漿壓力2.0Mpa以上，本次補(bǔ)漿要求水泥漿再次自孔口溢出為止。注漿材料水灰比為0.5～0.6的純水泥漿，用PO42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥攪拌而成，用注漿泵進(jìn)行注漿，并在水泥漿中加入U(xiǎn)EA膨脹劑和超早強(qiáng)減水劑。

4.2.5 腰梁及墊板安裝

腰梁為2根I28工字鋼通過鋼板連接而成，將腰梁與防護(hù)樁身貼緊，無法密貼處，采用C20細(xì)石混凝土充填，將鋼墊塊固定于工字鋼腰梁上，并保證鋼墊塊的上表面與錨索垂直。在開挖基坑面適當(dāng)設(shè)置墊木或支架確保腰梁的穩(wěn)定。鋼墊板的平面位置與高程和錨索的布設(shè)走向相一致，張拉前進(jìn)行固定與驗(yàn)收。

4.2.6 上錨具、張拉鎖定

錨索張拉前先施加一級荷載（即10%的錨拉力），使各部緊固伏貼和索體完全平直，保證張拉數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。然后按表2所示的控制拉力分級加載。張拉采用超張拉，最后一次控制力為設(shè)計(jì)張拉力的1.1倍，加載完成后穩(wěn)定時(shí)間如表2所示，然后退至鎖定荷載鎖定，荷載鎖定取設(shè)計(jì)張拉力的1.0倍。應(yīng)力的施加要緩慢、勻速。

每達(dá)到一級控制荷載時(shí)，記錄千斤頂伸長值和油泵壓力表讀數(shù)，錨索張拉力用壓力表讀數(shù)控制為主，同時(shí)用測力計(jì)及鋼絞線伸長值校核輔助控制。確保鋼鉸線的實(shí)測伸長值在理論計(jì)算值的-5%～10%之間。當(dāng)鋼絞線伸長量與實(shí)際測量值誤差超過規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)停止張拉并分析原因。

錨索張拉荷載的分級和位移觀測時(shí)間應(yīng)遵守表2的規(guī)定：

張拉鎖定經(jīng)驗(yàn)收合格后，將張拉段多余束體切除。對于鋼紋線的松弛、地層土的徐變、伸長量超標(biāo)等因素造成的預(yù)應(yīng)力損失和質(zhì)量問題，應(yīng)校正千斤頂并重新張拉或在張拉后進(jìn)行補(bǔ)張拉然后鎖定。

4.2.7 外部保護(hù)

錨索張拉完成后，需進(jìn)行封錨，可根據(jù)施工需要，將錨索外露部分預(yù)留至結(jié)構(gòu)施工前割除，以便進(jìn)行二次加荷。封錨前將外露較長預(yù)應(yīng)力鋼絞線割除，剩余5cm長度，并用M10 水泥砂漿包裹。

5.監(jiān)控量測

每道錨索預(yù)應(yīng)力施工完后，隨著分層開挖至下道錨索施工作業(yè)面，上一層錨索的應(yīng)力隨基坑側(cè)向主動(dòng)土壓力的增大而增大，另外基坑周圍存在其他影響因素，應(yīng)進(jìn)行錨索預(yù)應(yīng)力變化的監(jiān)測。施工期間監(jiān)測工作必須與預(yù)應(yīng)力錨索張拉同整施工工藝。

6.結(jié)束語

錨索是在地鐵深基坑施工中廣泛應(yīng)用的一種支護(hù)形式，在地鐵深基坑中常用于結(jié)構(gòu)臨時(shí)預(yù)留較大開孔或利用基坑內(nèi)空間等特殊部位，在主體結(jié)構(gòu)施工前起輔助支撐減小基坑變形的作用，較好的彌補(bǔ)了以鋼管內(nèi)支撐為主的基坑支護(hù)形式的缺點(diǎn)，同時(shí)不占用施工空間，形成無障礙的作業(yè)面，是一種有效、實(shí)用、簡單、合理的支護(hù)形式。

參考文獻(xiàn)：

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