壓力分散型錨索技術(shù)在復(fù)雜巖土體工程中的應(yīng)用

李海民，牙舉鵬，張日亮，吳蓮鋒

（柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545006）

0 引言

壓力分散型預(yù)應(yīng)錨索是近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)新型、結(jié)構(gòu)優(yōu)、防腐效果好、能充分發(fā)揮巖土體抗剪強(qiáng)度，用于治理邊坡工程的一種支護(hù)結(jié)構(gòu)。其具有安全性能高、經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)邊坡基礎(chǔ)工程得到較廣泛的使用，產(chǎn)生較好效果。該索體結(jié)構(gòu)主要是通過分散合理設(shè)置承力單元體以充分發(fā)揮巖土體最有效抗剪力，特別是在軟弱性巖土體中也能發(fā)揮較強(qiáng)錨固反力，為特殊地質(zhì)條件下的滑坡治理、邊坡防護(hù)工程提供了一種非常有效的解決方案。

1 壓力分散型錨索作用的機(jī)理

壓力分散型預(yù)應(yīng)錨索在錨固段依次設(shè)置不同承載單元體，錨固于巖土體內(nèi)起提供錨固反力的作用。自由段連接錨固段，起傳遞錨固力的作用。錨頭是把應(yīng)力施加在承力錨墩上，對(duì)其進(jìn)行鎖定［1］（見圖 1）。

圖1 壓力分散型錨索結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

2 壓力分散型錨索在施工過程遇到的一些問題

1）巖土性質(zhì)差且含水量高，鉆孔過程容易塌孔，成孔難。一般采用來回多次掃孔的方法解決；對(duì)于塌孔較為嚴(yán)重的孔道采用固壁灌漿方法解決。

2）部分?jǐn)嗝鎺r層深部為一個(gè)局部含水層，鉆孔出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔現(xiàn)象，孔內(nèi)的水一直往孔口外面流，直至注漿之后才停止?？紤]到錨索孔孔內(nèi)含水對(duì)注漿的影響，經(jīng)設(shè)計(jì)同意后，該斷面錨索全部不綁止?jié){袋處理。

3）施工區(qū)巖土大部分為全風(fēng)化泥巖，黏性大，跟管鉆進(jìn)容易粘在套管內(nèi)壁，使套管內(nèi)空間變小，這樣每拔一根套管就得重新穿一次索，浪費(fèi)很多人力與時(shí)間，甚至有時(shí)候拔完套管后孔內(nèi)塌孔，錨索就無法索穿進(jìn)（見圖 2）。

圖2 全風(fēng)化泥巖區(qū)拔出來的套管內(nèi)壁沾滿泥土圖

3 工程實(shí)例

南寧市五象新區(qū)核心區(qū)商務(wù)街項(xiàng)目位于南寧市五象新區(qū)核心區(qū)平樂大道與宋廂路交匯處西北側(cè)（廣西規(guī)劃館附近），總用地面積 173 316.54 m2。

基坑（邊坡）支護(hù)按永久性支護(hù)及臨時(shí)性支護(hù)兩種支護(hù)形式，永久支護(hù)段總長(zhǎng)約 693 m，邊坡高度 24.2～37.9 m，采用樁錨支護(hù)方式。本次錨索施工是參照設(shè)計(jì)院 2015 年 11 月基坑（邊坡）支護(hù)施工圖（C 版）及其 2015 年 12 月 C 版修改通知單提供的施工圖進(jìn)行，錨索總體工程量約 43 000 m，錨索長(zhǎng)度（14+1.5）～（40+1.5）m（見圖 3）。

3.1 鉆機(jī)的精確定位

對(duì)于巖土條件較差的邊坡，錨索一般設(shè)計(jì)分布較密，兩排錨索及同排相鄰錨索間的間距小。鉆孔時(shí)，對(duì)鉆機(jī)的定位要求極高。如果鉆機(jī)定位方位與設(shè)計(jì)角度有偏差，鉆孔過程就很有可能導(dǎo)致上下或左右相鄰間的錨索相互打架，造成嚴(yán)重質(zhì)量事故。

圖3 部分基坑支護(hù)及底層剖面示意圖（單位：mm）

南寧五象新區(qū)核心區(qū)商業(yè)街基坑邊坡支護(hù)項(xiàng)目錨索的排布為上下、左右間距只有 2 m，錨索孔深 40 幾米，該邊坡錨索較長(zhǎng)，而且錨索的間距很小，這就對(duì)鉆機(jī)定位有極高的要求。傳統(tǒng)錨索施工利用地質(zhì)羅盤來定位鉆機(jī)鉆孔方位，但該種定位方法誤差較大，不適用于南寧五象項(xiàng)目鉆孔定位。南寧五象錨索利用紅外線電子數(shù)顯水平尺來定位，紅外線電子數(shù)顯水平尺底部含有磁性，將其放在鉆桿上，然后根據(jù)設(shè)計(jì)方位調(diào)整鉆機(jī)角度，紅外線電子數(shù)顯水平尺讀數(shù)會(huì)跟著鉆機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)而變化，根據(jù)紅外線電子數(shù)顯水平尺的讀數(shù)很快調(diào)到設(shè)計(jì)鉆孔角度及方位。該種定位方法精確度極高，南寧五象項(xiàng)目 1 500 多根錨索采用此種方法定位，無一根錨索出現(xiàn)交叉現(xiàn)象（見圖 4）。

圖4 紅外線電子數(shù)顯水平尺測(cè)量

3.2 全風(fēng)化泥巖土層鉆孔

對(duì)于含水量較高的全風(fēng)化泥巖土層，鉆機(jī)鉆進(jìn)過程會(huì)將泥巖攪成泥漿，若采用普通跟灌鉆進(jìn)方式進(jìn)行鉆孔，一般鉆到十幾米就鉆不動(dòng)，因?yàn)榭變?nèi)的泥漿會(huì)越積越多，根本排不出來。

針對(duì)這種情況，項(xiàng)目利用 KR 805-2 型鉆機(jī)進(jìn)行鉆近，該鉆機(jī)功率較大，而且在跟管鉆進(jìn)過程，套管可以跟著鉆桿在轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就不會(huì)使得套管在鉆進(jìn)過程被卡死，而且由于該鉆機(jī)功率大，排碴效果好，很好解決了全風(fēng)化泥巖土層鉆孔困難的問題（見圖 5）。

圖5 KR 805-2 型鉆機(jī)鉆孔過程圖

3.3 索體加裝特制止?jié){器

南寧五象新區(qū)核心區(qū)商業(yè)街基坑邊坡支護(hù)項(xiàng)目邊坡基坑地層巖性較為復(fù)雜，主要為含角礫黏性土、含黏性土角礫、全風(fēng)化泥巖、局部表層分布少量素填土，下伏基巖為礫狀泥質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r、硅質(zhì)巖等，巖土性質(zhì)均較弱，錨固性能差，若采用常壓方式進(jìn)行灌漿，則很多錨索均達(dá)不到設(shè)計(jì)錨固力［2］。因此南寧五象新區(qū)項(xiàng)目采用壓力灌漿的方式進(jìn)行灌漿，在錨索自由段距孔口 3 m 處設(shè)置止?jié){器，止?jié){器的作用就是通過往止?jié){袋灌漿使其膨脹，將錨索孔口堵住，達(dá)到壓力注漿的效果。南寧五象項(xiàng)目采用此種方式灌漿，很好地解決了巖層性質(zhì)弱，錨固力力差的問題。該項(xiàng)目隨機(jī)抽查 200 多根錨索做拉拔試驗(yàn)，均達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力要求（見圖 6）。

圖6 錨索止?jié){器安裝圖

3.4 拉錨固以及補(bǔ)償張拉

壓力分散型錨索為使各單元體應(yīng)力分布均勻，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需要采取補(bǔ)償張拉+整體張拉的特殊方式。先補(bǔ)償各單元體的應(yīng)力，再整體張拉，以保持單元體上不同長(zhǎng)度的鋼絞線應(yīng)力的均衡。

利用補(bǔ)償張拉的方式進(jìn)行張拉，能夠較好解決壓力分散型錨索整體張拉不均勻性的問題。補(bǔ)償張拉時(shí)利用 240 Q 千斤頂對(duì)壓力分散型錨索除了最后面一層外的其他層鋼絞線先進(jìn)行初張拉，讓其與最后一層鋼絞線達(dá)到同一起點(diǎn)時(shí)再進(jìn)行整體張拉，這樣就使得壓力分散型錨索能夠均勻張拉，達(dá)到設(shè)計(jì)錨固效果［3］。

表1 內(nèi)力監(jiān)測(cè)成果表 kN

4 應(yīng)力監(jiān)測(cè)成果

南寧市五象新區(qū)核心區(qū)商務(wù)街項(xiàng)目利用壓力分散型錨索的錨固性能好的特點(diǎn)以及結(jié)合項(xiàng)目的特殊施工技術(shù)創(chuàng)新及控制方法，使得邊坡得到很好的支護(hù)效果。

在錨索監(jiān)測(cè)期間中該項(xiàng)目基坑錨索內(nèi)力各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)變化在 0～-118 kN 之間，累計(jì)變化最大點(diǎn)為 6-1-FH35# 點(diǎn)，其變化值為 -118 kN。該基坑各錨索內(nèi)力各監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化值未超出報(bào)警值（各錨索內(nèi)力報(bào)警值 134 kN），所有檢測(cè)錨索均達(dá)到設(shè)計(jì)要求（見表 1）。

從表 1 可看出所有隨機(jī)檢測(cè)錨索在施工后的一年的時(shí)間里，錨索的內(nèi)力變化均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，這是基坑邊坡能夠穩(wěn)定安全的關(guān)鍵。通過分析，之所以能夠有如此好的錨固效果，主要原因首先是壓力分散型錨索自身的錨固力分布均勻、錨固性能好；其次是專業(yè)的錨索施工技術(shù)以及針對(duì)一些不同地層條件的施工工藝創(chuàng)新和不同問題的解決措施。

5 結(jié)語

根據(jù)本工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于含角礫黏性土、含黏性土角礫、全風(fēng)化泥巖、局部表層分布少量素填土，下伏基巖為礫狀泥質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r、硅質(zhì)巖等地質(zhì)復(fù)雜的坡面，采用壓力分散型錨索可大大提高邊坡的穩(wěn)定性與可靠性。

當(dāng)然，壓力分散型錨索因不同單元體上的鋼絞線長(zhǎng)度不等，帶來預(yù)應(yīng)力施作的專業(yè)化要求高。張拉的時(shí)候，需要采取補(bǔ)償張拉的方式進(jìn)行，因外結(jié)構(gòu)位移造成同束錨索中不同單元體受力不均，使得靠近孔口方向的單元體受力過大而遭到首先破壞，從而失去錨固性能。故張拉施工時(shí)，需嚴(yán)格按照專業(yè)技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行，確保壓力分散型錨索的施工質(zhì)量。Q