布袋擴大頭錨索在巖溶發(fā)育地區(qū)基坑支護工程中的應(yīng)用

■何俊瀾

（廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心　廣東　廣州　510080）

布袋擴大頭錨索在巖溶發(fā)育地區(qū)基坑支護工程中的應(yīng)用

■何俊瀾

（廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心廣東廣州510080）

通過分析筆者親歷的廣東某市一巖溶發(fā)育地區(qū)的深基坑工程中對錨索工藝的一次創(chuàng)新性應(yīng)用，論述該方案對于類似條件下的可行性與優(yōu)勢，并介紹了該方案的施工工藝。通過本文，探討該工藝的實用性，給出了類似情況下的一種解決方案。

布袋錨索巖溶發(fā)育地區(qū)應(yīng)用

隨著城市化進程，我國城市的深基坑呈現(xiàn)出越來越多的趨勢。在巖溶發(fā)育地區(qū)，深基坑支護都存在不少難點。樁錨支護是基坑支護工程中最常見的支護方式其中之一，但樁錨支護形式在石灰?guī)r地區(qū)的實施難度很大。原因是巖溶發(fā)育地區(qū)，因存在溶洞、地下河等情況，使得錨索的成孔和注漿都具有較高難度和成本。筆者親歷的工程創(chuàng)新性地使用了布袋擴大頭錨索，在該工程中，較好地解決了成孔困難與注漿量過大的問題，節(jié)約了成本并取得了良好的效果。

1　工程案例

該工程位于廣東省某市，巖溶發(fā)育地區(qū)（施工中發(fā)現(xiàn)見洞率達85%以上，且?guī)r溶地下水豐富），基坑深度約12m，開挖面積約1.8萬m2，巖面埋藏較淺（6～10m），巖面起伏較大?；泳o鄰市政道路、民房、管線、幼兒園等敏感構(gòu)筑物，對位移控制要求較高，對錨索的質(zhì)量要求也較高。本文選取該工程較典型的一個剖面來作為例子加以分析論述。該剖面主要支護方式為：排樁（鉆孔灌注樁）+3道錨索。

2　施工中發(fā)現(xiàn)的困難

據(jù)施工圖紙，設(shè)計3道錨索，錨索長度采用雙控指標，即錨長達到32m或者入完整巖達到3m以上均可終孔。施工中發(fā)現(xiàn)了以下兩大困難：

（1）鉆進困難：鉆進第二、三道錨索時，很難達到32m的土層錨索長度，鉆進3m完整巖時候經(jīng)常會遇到多層溶洞。鉆進過程都遇到了極大的困難，因為揭露溶洞后，若無套管跟進，常常會因為孔道偏斜而無法下錨。因此最終鉆進工藝為：套管鉆進至巖面→采用沖擊錘鉆進→揭露溶洞→套管跟進至溶洞底板→再次采用沖擊錘鉆進→重復(fù)上述過程直至滿足入3m完整巖。但是套管跟進在鉆進巖層后，鉆進速度會異常緩慢，尤其是揭露多層溶洞的鉆孔中，需要多次在套管鉆進和沖擊錘鉆進間更換，造成了施工進度緩慢。

（2）注漿困難：因為揭露了溶洞，注漿時注漿量特別大，即便是采取了摻速凝劑等辦法后也未能有效解決注漿量過大的問題，個別錨索的注漿量甚至達到了26t的水泥用量。同時因為注漿時摻入了速凝劑，造成了部分注漿管的堵塞，最終導(dǎo)致部分錨索無法完成注漿。

3　布袋擴大頭錨索主要施工參數(shù)

3.1錨索施工參數(shù)

揭露深度超過1.5m的溶洞后，若本層溶洞頂板厚度不小于2m，即可在鉆進至溶洞底板后終孔清孔。根據(jù)終孔深度制作錨索，同時制作布袋。最終如右圖所示，鉆孔孔徑180mm，布袋擴大頭直徑350mm，布袋套嵌區(qū)包含溶洞區(qū)段及巖層孔道套布袋區(qū)段，其中巖層孔道套布袋區(qū)段長度不少于1m。錨索設(shè)計軸向拉力值450KN，鎖定值350KN。

3.2施工工藝

布袋擴大頭錨索的施工工藝與普通錨索并無太大區(qū)別，所以工程中簡單實用，可操作性強，但是施工中應(yīng)注意以下2點：

（1）錨索制作應(yīng)注意：制作錨索完成后，應(yīng)將布袋自錨索末端往錨索頭部套，將一次注漿管與二次注漿管全部套在布袋中。布袋采用鐵絲與錨索綁扎，每2m綁扎一處，頭部與尾部均需綁扎。

（2）錨索注漿應(yīng)注意：注漿時先注一次注漿管，待水泥漿自孔口返漿后，即可停止注漿并拔出一次注漿管。待45min后，開始二次注漿，待注漿壓力達到設(shè)計值時可以停止注漿。

4　錨索施工質(zhì)量與工程效果

待錨索與相應(yīng)的冠梁（腰梁）達到28d齡期后，對錨索進行了張拉鎖定并對其中的部分錨索進行了應(yīng)力監(jiān)測。為對比施工質(zhì)量與施工效果，筆者對現(xiàn)場的張拉記錄與監(jiān)測結(jié)果進行了收集和整理，分別收集整理了全土層錨索、未套布袋溶洞錨索與布袋擴大頭錨索三種的相關(guān)數(shù)據(jù)，并得出如下成果。

4.1錨索的伸長量

張拉過程中，錨索的伸長量能直觀顯示出錨索施工質(zhì)量，判斷錨索是否失效。雖然實際工程中還是出現(xiàn)了數(shù)條失效的錨索，但是為了能使得上述3種錨索具有可比性，本文對失效的錨索數(shù)據(jù)進行了剔除。同時考慮到張拉開始時由于安裝千斤頂可能存在的縫隙與活動空間不同，對千斤頂?shù)男谐淘斐闪吮容^大的干擾，因此對拉力達到100KN前的數(shù)據(jù)也進行了剔除，圖表的初始數(shù)據(jù)以拉力達到100KN時作為對比的起點值。

經(jīng)過上圖可清晰看出，錨索在張拉后隨著拉力上升，位移-應(yīng)力曲線較明顯得分為兩個階段：1、非線性增加階段2、線性增加階段。非線性增加階段的主要是錨索桿體和錨固體之間的應(yīng)力調(diào)整以及錨固體與巖土體之間的應(yīng)力調(diào)整階段。該階段的伸長量主要來自于桿體與錨固體之間的相互位移和錨固體與巖土體之間的相互位移。線性增加階段主要是錨索自由段鋼絞線因拉力而產(chǎn)生的延伸。應(yīng)力調(diào)整階段較短的錨索能迅速正常工作，快速發(fā)揮出預(yù)應(yīng)力，對基坑位移的良好控制能力，有效地降低基坑的位移。

上圖清晰地顯示，擴大頭錨索經(jīng)歷了短暫的非線性階段后迅速進入了線性伸長階段。這表明擴大頭錨索在經(jīng)歷了短暫的應(yīng)力調(diào)整后，擴大頭迅速卡在了溶洞口的孔道，整個錨索迅速開始正常工作。全土層錨索在經(jīng)歷了較長的應(yīng)力調(diào)整階段后也進入了線性伸長階段，錨索開始正常工作。無布袋溶洞錨索整體呈現(xiàn)出非線性階段較長，線性階段不明顯的特點。該工程揭露的大部分溶洞均為充填型溶洞，且充填物以軟塑—流塑狀的淤泥質(zhì)土為主。該充填物對錨固體的摩擦力較小，且充填物的存在極有可能造成注漿效果不理想，漿體不飽滿，漿體與孔道不能良好接觸。故此造成了錨索調(diào)整階段長，線性階段不明顯的現(xiàn)象。

4.2錨索應(yīng)力損失

錨索張拉鎖定后，隨著時間的延長，因土體蠕動、錨索的應(yīng)力調(diào)整完成等原因，都會造成一定的應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失是基坑支護位移增大的重要原因，預(yù)應(yīng)力損失過大可能會最終造成錨索的失效，對基坑的安全造成嚴重危害。本文同樣對3種錨索的預(yù)應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了收集整理，結(jié)果如右圖。

圖中可見，布袋擴大頭錨索經(jīng)歷了短暫的應(yīng)力衰減后迅速達到了穩(wěn)定，最終預(yù)應(yīng)力損失極小。全土層錨索預(yù)應(yīng)力衰減期稍長，應(yīng)預(yù)力損失稍大。無布袋溶洞錨索的預(yù)應(yīng)力衰減期最長，預(yù)應(yīng)力損失最大。由此可見，布袋擴大頭錨索的工作狀態(tài)良好，對基坑的穩(wěn)定與安全起到了積極的作用。

5　結(jié)語

巖溶發(fā)育地區(qū)的錨索工程向來都是難點工程，因其“巖—土”介質(zhì)的多次轉(zhuǎn)換造成了成孔困難、下錨困難以及注漿困難。同時由于巖溶發(fā)育，坑外巖土體的空隙較多甚至存在了地下河，造成了注漿量偏大，成本偏高。本文基于實踐，在工程中創(chuàng)新性地應(yīng)用新工藝，有效地解決了上述困難，取得了工期短、質(zhì)量好及成本低的良好效果。本工藝雖創(chuàng)新于基坑支護工程，但不拘于基坑工程，在類似地質(zhì)條件的邊坡支護或者其他錨索工程中也可推廣應(yīng)用。本工藝應(yīng)用時間較少，在使用過程中應(yīng)結(jié)合實際情況并進行相關(guān)實驗后使用。

P694[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-493-2

何俊瀾（1988～），男，壯族，本科，助理工程師，研究方向為巖土工程技術(shù)的應(yīng)用。