近民居地鐵通道基礎(chǔ)復(fù)合錨桿樁灌漿加固技術(shù)研究

崔亞龍

（中鐵十八局集團市政工程有限公司,天津 300222 ）

近年來，復(fù)合錨桿樁灌漿加固技術(shù)在房建、軌道交通、橋梁等工程的基礎(chǔ)加固中得到廣泛應(yīng)用，效果顯著[1]。北京地鐵甘家口站暗挖段鄰近居民樓，為一級風(fēng)險源。本文結(jié)合該項目對風(fēng)險源的地表加固施工，闡述了復(fù)合錨桿樁總體施工方案及部署、參數(shù)要求、施工方法、質(zhì)量控制要求、防范舉措等，并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測，結(jié)果表明采用復(fù)合錨桿樁灌漿加固措施安全、可靠、有效。

1 工程概況

甘家口站是北京地鐵M16 線和M3 線的換乘站。M16 線車站位于阜成門外大街和三里河路交叉口，跨路口設(shè)置，站位南北向；M3 線車站為遠期規(guī)劃實施，位于交叉口以東沿阜成路下方，站位東西設(shè)置。路口西北和東南向均為住宅區(qū)，西南向為釣魚臺國賓館，東北向為中國地質(zhì)調(diào)查局。

甘家口站共設(shè)4 個出入口（A、B、C1、C2）、2 個安全疏散口、2 個風(fēng)道。車站主體共設(shè)置3 個施工豎井，其中1 號井與B 出入口結(jié)合設(shè)置，2 號井與C2 出入口結(jié)合設(shè)置，3 號井與安全疏散口結(jié)合設(shè)置。車站總平面見圖1。

圖1 甘家口站總平面

B 出入口暗挖段東側(cè)距離阜成門外北街281 號樓較近，水平凈距3～3.7 m。該建筑物為居民樓，建于1978 年，地上五層，無地下室。地面采用磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用條基，埋深3 m。“環(huán)境安全分級”中確定為一級風(fēng)險源，為確保順利開挖，在暗挖段與居民樓之間打設(shè)三排復(fù)合錨桿樁進行灌漿加固，用作圍護居民樓結(jié)構(gòu)。每根樁深入暗挖結(jié)構(gòu)下1 m，其中最長26.284 m，孔徑φ150 mm，孔內(nèi)安裝錨桿（φ20 螺紋鋼3 根），孔距500 mm，排距500 mm，共約打設(shè)357 根，開挖前對樁底周邊進行長導(dǎo)管灌漿。

2 地質(zhì)情況

甘家口站主要位于沖洪積平原二級階地，地形起伏不大，由北向南逐漸降低，孔口地面標(biāo)高49.30～51.20 m。其中對工程有不利影響的特殊地層有風(fēng)化巖、漂石。

根據(jù)沿線勘測、施工以及地質(zhì)調(diào)查資料，本站地質(zhì)單元在海軍總醫(yī)院附近基坑（深14 m）發(fā)現(xiàn)的最大漂石顆粒直徑為800 mm，300～500 mm粒徑的漂石較多。玉淵潭公園內(nèi)人工探井顯示8.9～14.2 m 為卵石，最大粒徑300 mm。大粒徑漂石對該單元施工影響較大。

3 復(fù)合錨桿樁灌漿加固技術(shù)施工方案及部署

錨桿樁灌漿加固時，先將特殊的錨桿結(jié)構(gòu)在需加固區(qū)域垂直鉆入地下，并在錨桿鉆進過程中進行多次分層高壓灌漿，從而確保黏結(jié)應(yīng)力均勻分布在整個錨桿樁體上，改善土體的物理力學(xué)性質(zhì)，在增強錨桿樁承載力的同時，能夠防止土體產(chǎn)生側(cè)向形變[2]。另外，錨桿樁體與灌漿加固后的建筑物基礎(chǔ)周邊土體結(jié)為一體，形成一排有效整體隔離樁，較好發(fā)揮隔離墻效果，提高建筑物基礎(chǔ)周邊土體的完整性，確保建筑物基礎(chǔ)摩阻力不損失，既加固了建筑物基礎(chǔ)，又起到抗震作用[3]。

3.1 施工方案

3.1.1 施工部署

首先進行現(xiàn)場放線、定位、探槽、地面平整，以確定管線空間分布；然后避開管線的同時在加固范圍內(nèi)進行鉆孔灌漿，使用1 臺汽車鉆機和1臺灌漿機同時施工。

3.1.2 機械設(shè)備配備

機械設(shè)備配備見表1。

表1 工程機械設(shè)備投入安排

3.1.3 工期安排

進度指標(biāo)：4～6 根/一班· 鉆機，一天兩班，總工期55 天。施工進度安排見表2。根據(jù)施工要求，如需加快進度，可增加鉆機以縮短工期。

表2 施工進度安排

3.2 施工計劃

根據(jù)開工日期做好各級進度計劃和物資、機具需用計劃，明確進場時間。劃分施工區(qū)域，機械、材料堆放區(qū)域，總體規(guī)劃現(xiàn)場平面布置，做好開工前的準(zhǔn)備工作。

采用塔高7.0 m 的特制汽車鉆。鉆孔完成后安放鋼筋籠子及灌漿管，然后注水泥漿，10～15 h 后進行二次補漿，二次灌漿完成5～10 h 后進行第三次補漿。

3.3 施工方法及步驟

3.3.1 工藝流程及設(shè)計參數(shù)

復(fù)合錨桿樁灌漿加固技術(shù)工藝流程[4]見圖2，施工剖面見圖3。

圖2 復(fù)合錨桿樁灌漿加固技術(shù)工藝流程

圖3 復(fù)合錨桿樁施工剖面

3.3.2 施工準(zhǔn)備

首先進行挖探，結(jié)束后回填密實；定好鉆孔位，同時避開管線預(yù)埋直徑為150 mm 的PVC 管，長度由現(xiàn)場實際情況而定。

3.3.3 鉆孔

通過比選，選用東風(fēng)汽車鉆機進行鉆孔。其優(yōu)點是：工作扭矩較大，擊打功能及適用性較強，適用于所有地層，定位快速準(zhǔn)確，鉆進速度快。

選用直徑133 mm、長度3 m 的鉆桿和直徑146 mm 的鉆頭。施工中借助膨潤土泥漿護壁。膨潤土泥漿含砂量小于8%，凝膠率大于95%，比重為1.15～1.2。施工時按照地質(zhì)情況及時調(diào)整施工速度、泥漿比重等相關(guān)參數(shù)。鉆孔完成后先自檢，合格后，至少提前48 h 通知質(zhì)檢工程師檢查，提前24 h 通知監(jiān)理工程師檢查，兩者批準(zhǔn)后方可進行下步工序[5]。復(fù)合錨桿樁工程量見表3。

表3 復(fù)合錨桿樁工程量

3.3.4 復(fù)合錨桿制作、安裝

（1）復(fù)合錨桿制作。①為確保連接精度以及鋼筋籠主筋在同一水平面上，將厚1.5 mm 的鋼板加工成兩個定位器并開孔，再將鋼筋籠主筋穿過定位孔。②加工內(nèi)徑30 mm、厚12 mm 的鋼筋隔離環(huán)，將鋼筋隔離環(huán)與定位支架焊接在一起，隔離環(huán)縱向每隔1 m 設(shè)置一環(huán)。③復(fù)合錨桿加工成型后在車間穩(wěn)定放置。錨樁的平面截面見圖4。

圖4 復(fù)合錨桿樁平剖面

（2）復(fù)合錨桿安裝。將各段復(fù)合錨桿運至現(xiàn)場，然后用吊車吊運垂直放入樁孔內(nèi)。運輸和吊裝時復(fù)合錨桿不能扭曲。復(fù)合螺栓的標(biāo)高、垂直度達到設(shè)計要求后，用電焊機焊接牢固。

3.3.5 灌漿加固設(shè)計參數(shù)

用三根φ20 灌漿管對復(fù)合錨桿進行灌漿，出漿孔φ4。三個灌漿孔和一個出漿孔垂直錯開150 mm。灌漿管垂直安裝時第一根端部需保持暢通，其余兩根端部全封閉，第一、三根比第二根長8 m。第一根灌漿管灌漿時用隔漿塑料膠帶把第二、三根的出漿孔封牢，避免漿液把孔封?。ǘ⑷喂酀{管出漿口截面見圖5）。

圖5 二、三次灌漿管出漿口截面

灌漿前，提前選取1～2 個孔試驗，按試驗結(jié)果確定灌漿最佳參數(shù)。調(diào)整好灌漿的水泥、水等配合比以及灌漿壓力，確保最佳灌漿效果。

3.3.6 材料性能

（1）水泥漿配制：漿液選用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥配制；（2）漿液性能：漿液的凝膠時間為12～24 h。

3.3.7 異常灌漿情況處理

（1）跑漿。灌漿時應(yīng)仔細觀察環(huán)境變化。由于泥漿的進入，地層會發(fā)生變化，如果密封強度較低，則可能出現(xiàn)跑漿。必要時應(yīng)采用間歇灌漿法，確保泥漿有效注入地層。

（2）灌漿壓力變化。灌漿過程中壓力須確?？煽厍掖笮∵m宜，壓力過大或過小都無法確保最佳施工效果。如果壓力偏低，要排查是否漏漿，防止泥漿通過地下管道流出。如果壓力過高，要排查注漿管，檢查是否存在堵塞情況。通常灌漿初始壓力較低，當(dāng)填充圍巖空隙后，需要足夠的注漿壓力壓開裂隙后繼續(xù)灌漿。施工過程中要確保最終灌漿壓力小于規(guī)范要求的灌漿壓力。

（3）凝膠時間變化。應(yīng)按被加固土體的性質(zhì)調(diào)整漿液凝膠時間。當(dāng)?shù)貙雍枯^大時，地下水易稀釋泥漿，破壞固結(jié)效果，需壓縮凝膠時間。而為了擴散范圍，有必要延長凝膠時間。調(diào)整混凝劑的比例以控制凝膠時間。

（4）灌漿量調(diào)整。分孔灌漿法既能減少灌漿孔彼此影響，又能使后灌漿孔補充先灌漿孔，確保漿液均勻擴散。

（5）灌漿泵異常。如果灌漿泵發(fā)出異響，壓力表壓力飆升，此時可能出現(xiàn)凝固和堵塞，必須停止作業(yè)，排除故障后再施工。

3.4 加固點恢復(fù)

施工結(jié)束后現(xiàn)場要恢復(fù)原貌。

4 施工監(jiān)測

監(jiān)測工作包括：周邊地表沉降、居民樓沉降及水平位移、地鐵出口通道暗挖段邊墻底部水平位移、頂部水平位移、墻體變形等。要及時反饋現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)及調(diào)整施工參數(shù)，確保施工安全[6]。

監(jiān)測結(jié)果表明，經(jīng)過復(fù)合錨樁灌漿加固后的居民樓基礎(chǔ)的絕對沉降、縱差沉降和橫向差沉降均未超允許值。地鐵出口通道暗挖段邊墻底部水平位移、邊墻頂部水平位移均小于2 mm ；地鐵出口通道暗挖段地表沉降小于2 mm，符合規(guī)范要求，說明該加固舉措安全、可靠、有效。

5 結(jié)論

結(jié)合甘家口站地鐵通道臨近居民樓基礎(chǔ)復(fù)合錨桿樁灌漿加固施工技術(shù)應(yīng)用，介紹了復(fù)合錨桿樁灌漿加固技術(shù)總體施工方案、施工部署等，并針對異常灌漿情況提出防范舉措，達到預(yù)期效果。

（1）復(fù)合錨桿樁灌漿加固技術(shù)不僅能確保黏結(jié)應(yīng)力均勻分散在整個錨桿樁體上，而且很好地改善了土體的物理力學(xué)性質(zhì)，極大增強錨桿樁承載力。（2）復(fù)合錨桿樁灌漿加固后形成一排整體隔離樁，能很好發(fā)揮隔離墻效果，提高建筑物基礎(chǔ)周邊土體的完整性，確保建筑物基礎(chǔ)摩阻力不損失，既加固了建筑物基礎(chǔ)，又起到抗震作用。（3）該技術(shù)提高了地鐵出口暗挖段的整體穩(wěn)定性，實現(xiàn)了有效控制結(jié)構(gòu)沉降和偏移，有利于安全施工。（4）該技術(shù)作為新型建筑和土方基礎(chǔ)加固技術(shù)，具有施工便捷、作業(yè)空間小、經(jīng)濟有效等優(yōu)點，其風(fēng)險防護可靠，推廣價值明顯。