可回收锚索在大粒径卵石地层地铁超宽深基坑支护中的应用

可回收锚索在大粒径卵石地层地铁超宽深基坑支护中的应用

杨琛

中水电四局武汉轨道交通工程有限公司湖北武汉430000

摘要：在地铁车站施工中，基坑支护通常采用钻孔灌注桩+内支撑的支护措施，与锚索支护相比，支撑架设通常需耗费大量时间及成本投入，且架好后的支撑对后续施工干扰较多，起重吊装作业量大，无形中增加安全隐患。采用锚索支护措施可有效提高施工进度、成本、安全等管控。

关键词：地铁车站超宽深基坑可回收锚索卵石地层

1可回收锚索施工难点

1、工程处于开元大道主干道，基坑两侧地下管线众多，钻孔易触碰到地下管线；

2、砂卵石颗粒大，排渣困难，容易卡钻，埋钻，造成钻具非正常损耗大；

3、预应力锚索体安装及注浆过程中，砂卵石容易坍塌，造成锚索安放不到设计位置，握裹力下降，影响锚固力。

2工程概况

随着城市地铁、隧道及建筑深基坑等工程的日益增多，和岩土锚固技术的不断发展，预应力锚索在明挖支撑围护结构及边坡加固等工程中得到广泛应用。本工程市民之家站预应力锚索采用3、4、6根1860级d15.2预应力锚索，锚固体直径150mm。标准段第一、三、四层锚索水平间距为1.5m，第二、五、六层锚索水平间距为3m。本工程锚索共计1222束，锚索施工作业量较大，因此如何在大粒径卵石地层快速高效提高锚索施工进度、降低施工成本是本工程关注的一个重要课题，具有较高研究价值。

3工程地质

本站场地位于洛阳盆地内伊洛河一级阶地。市民之家站场地地层由新至老简述如下：

（1）第四系全新统人工堆积层（Q/4ml/）杂填土。

（2）第四系全新统冲洪积（Q/4al+pl/）：褐黄色。岩性主要黄土状粉质黏土及黄土状粉土，下部为圆砾、卵石。广泛分布于洛河一二级阶地地层上部。厚度10～30m。

（3）第四系上更新统冲洪积（Q/3al+pl/）：分布在洛河、伊河一、二级阶地，多具二元结构，上部为粉质黏土及粉土，下部为40～50m厚的卵石或卵石夹砂、粉质黏土薄层。

本工程影响锚索钻孔因素主要是该地层卵石含量高，且粒径较大，严重影响锚索钻机钻孔进度。

4主要施工工法和措施

4.1锚索施工要点

1、锚索钻孔不得扰动周围地层；锚索水平、垂直方向的孔距误差不应大于100mm；钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm；钻孔轴线的偏斜率不应大于锚索长度的2%；

2、锁止机构应与无粘结钢绞线连接牢靠，且制作安放过程中应避免磕碰损坏锁止机构；

3、锚索钻孔深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度500mm；安放锚索前，应清除孔内岩粉和土屑；

4、由于卵石层成孔困难，容易蹋孔，采用全套管护壁成孔。施工时采用跳孔施工，尽量减少相互间的扰动；

5、沿锚索体全长设置定位支架；定位支架应能使相邻定位支架中点处锚索杆体的注浆固结体保护层厚度不小于10mm，定位支架的间距宜根据锚索杆体的组装刚度确定，对自由段宜取1.5m～2.0m；对锚固段宜取1.0m～1.5m；定位支架应能使各根钢绞线相互分离；

6、注浆时应随套管卸除分次连续注浆，套管单次卸除长度可按土层条件确定，不得一次性卸除套管后统一注浆；

7、锚索拆除后及时采用自下而上高压泵送与锚固段灌浆相同材料的注浆方式迅速封闭锚索拔出后的孔洞。注浆管插入孔底并距离孔底50cm开始注浆，以浆面盖过注浆管口一定距离并能均匀拔出为宜，拔出速度经生产性试验后自行掌握。灌浆压力0.3MPa~0.5MPa。注浆时留意有无漏浆情况。

4.2锚索施工

4.2.1锚索施工方法

1、场地平整及测量放样

根据基坑土方开挖进度，首先开挖基坑两侧锚索施工范围的土方；每道锚索施工前开挖至锚索标高以下0.5m处，开挖宽度不小于6m；沿围护桩处开挖宽度500mm，深度400mm的泥浆排水沟；用挖掘机平整场地并碾压密实。采用全站仪在围护桩的桩间精确放样出每孔锚索的精确位置，用钢筋及红油漆做明显标记。锚索水平、垂直方向的孔距误差不应大于100mm。

2、钻孔、清孔

锚索钻孔设备采用BHD-215型多功能全液压（锚固）钻机，钻孔位置、孔深、孔径及钻孔倾角均应满足设计要求，成孔直径150mm，锚索成孔时需采用钢套管成孔工艺，采用跳钻施工，防止塌孔和缩颈。钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm；钻孔轴线的偏斜率不应大于锚索长度的2%，钻孔深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度500mm；安放锚索前，应清除孔内岩粉和土屑；以保证锚索推送到位。注浆前的清孔应采用气压清孔。

采用等同锚索直径的套管跟进，压水钻进的方法钻孔，钻进时压力水从钻管流向孔底，在一定水头压力下，水流携带钻削下来的土屑排出孔外，钻进时要不断供水冲洗，包括接长钻管和暂时停机，而且要始终保持孔口水位，若发现不能压水进去，说明已堵管，应拔出钻管，把粘土塞取出，再继续钻进。待钻进至规定深度，钻机继续旋转，并压水冲洗残留在孔中的土屑，直到流出的水不浑浊为止。

3、锚索制作

为了保证可回收锚索的质量，采取工厂制作的方式，制作完成后运至现场。锚索杆体材料为钢绞线，严禁有接头，严禁使用焊枪断料，锚索制作采用8号镀锌铁丝双股绑扎。下料长度应考虑锚索的成孔深度、腰梁和台座尺寸以及张拉锁定设备所需的长度。

钢绞线的下料长度=锚索设计长度+张拉段1.0m，下料长度允许偏差小于50mm。

锚索组装在组装架上进行，组装前应仔细检查钢绞线是否平直、完整，剔去带锈和含有齿痕的钢绞线，杆体应涂润滑油和套塑料管，并应扎牢。锚索组装结构采用枣核形，依次为可回收锚固体、定位支架、无粘结PC钢绞线+回收用PC钢绞线；沿锚索杆体全长设置定位支架；定位支架应能使相邻定位支架中点处锚索杆体的注浆固结体保护层厚度不小于10mm，定位支架的间距宜根据锚索杆体的组装刚度确定，对自由段取1.5m～2.0m；对锚固段取1.0m～1.5m；定位支架应能使各根钢绞线相互分离。

注浆管沿全长设置2根，采用Ф22聚乙烯管，要能承受6.0MPa的压力；一次注浆管在锚固段范围及自由段范围内，均每隔500mm设置Ф6的出浆孔，每断面2个孔，出浆孔和注浆管内端头采用胶带纸临时密封；二次注浆管只在锚固段范围内按上述要求设置出浆孔；

注浆管置于杆体边缘对称布置，与钢绞线一同绑扎牢固，安装时随锚索一同放入孔中，注浆管端部距杆体端部为50～100mm，二次注浆管的出浆孔只在底部锚固段范围内设置，并采取保护措施保证一次注浆时浆液不进入二次注浆管内。

4、安放锚索

锚索在向孔内安装就位前，要重新检查钻孔是否符合设计要求，检查锚索各部的位置是否正确，捆扎是否牢固，经检查合格的锚索即可向孔内安装，安装过程还要观察锚索送入孔内是否畅通，如果发现锚索送入钻孔内困难，必须将锚索取出重新钻孔安装。安放锚索时，应防止扭曲压弯，注浆管随锚索一同放入孔内，管端距孔底为50～100mm。锚索安放时应防止注浆管被拔出，若注浆管被拔出的长度超过500mm时，应将锚索拔出修正后重新安放。锚索放入角度与钻孔倾角保持一致，安放好后锚索始终处于钻孔中心。

5、再次清孔

锚索完毕后，采用气压清孔，置换出孔内泥浆，直至孔口流出清水为止。

6、锚索注浆

锚索注浆是锚索施工的关键技术之一，注浆质量决定了锚索的拉拨力。清孔完毕后，连接好注浆泵和预埋的注浆管，同时按设计要求制备好水泥浆，进行注浆。搅制水泥浆所用的水不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物，不得使用污水；水泥采用42.5级早强硅酸盐水泥，浆液应搅拌均匀，随搅随用，并应在初凝前用完。

第一次注浆采用水灰比0.50～0.55的纯水泥浆或灰砂比为1：0．5～1：1的水泥砂浆，对改善注浆料有特殊要求时，可加入一定量的外加剂或外掺料。水泥浆过筛，整个灌浆过程必须连续，一直到孔口流出新鲜水泥浆，注浆压力达到0.5MPa方可终止注浆。浆体28天强度不小于30MPa。

第二次注浆在锚索张拉锁定后，且在第一次注浆的水泥结石体强度达到5.0MPa后进行，分段依次由锚固段底端向前端实施，高压注浆的劈开压力不低于2.5MPa。注浆采用底部二次劈裂注浆工艺，注浆材料选用水灰比0.45～0.55的纯水泥浆，注浆压力达到2MPa方可终止注浆。

7、张拉与锁定

第一次注浆完成4天后，由实验室测定注浆材料同条件养护时间抗压强度，当注浆体的强度达到22.5MPa，冠梁混凝土达到设计强度的75%后，方可进行锚索的张拉锁定；锚索张拉分5级张拉至设计值1.1倍并锁定，张拉荷载按设计荷载的0.1F→0.25F→0.50F→0.75F→1.0F→1.10F逐级加荷(F为设计轴向力)，每级荷载的观测时间不少于5分钟，锚头位移量不大于0.1mm时可施加下一级荷载，否则要延长观测时间，直至锚头位移增量在2h内小于2.0mm时再施加下一级荷载；在每级的观测时间内测读锚头位移三次，并作好详细记录。

锁定时的锚索拉力应考虑锁定过程中的预应力损失量，预应力损失量宜通过对锁定前、后锚索拉力的测试确定；锁定时应考虑相邻锚索张拉锁定引起的预应力损失当锚索预应力损失严重时，应进行再次锁定，此时，锚具外索体长度和完好程度应满足张拉要求。

张拉腰梁的承压面应平整，并与锚索的轴线方向垂直。锚索张拉之前，须对千斤顶，油压表和高压油泵进行系统标定；锚索张拉时，只整体张拉无粘结PC钢绞线，严禁张拉回收用PC钢绞线。

4.3.3锚索回收

待主体结构施工完成，达到设计强度的80%后，配合主体结构分段进行锚索的回收施工。对钢绞线进行回收时，使用15t油压分离式穿心千斤顶使回收用PC钢绞线脱离固定夹具，然后把张拉用的钢绞线从固定夹具中脱离，最后对钢绞线全部回收。回收工艺流程如下：

（1）第一步，采用100t千斤顶整束张拉可回收PC钢绞线，使可回收PC钢绞线伸出3～5mm，确保锚具处于松弛状态即可；

（2）第二步，卸掉锚具，千斤顶卸压，使可回收PC钢绞线处于松弛状态；

（3）第三步，用15t穿心千斤顶张拉回收用PC钢绞线，拔除回收用PC钢绞线，使锚固体解锁；

（4）第四步，用15t穿心千斤顶张拉逐根拔除可回收PC钢绞线；

结束语：

综上所述，地铁车站超宽深基坑可回收锚索支护措施与以往车站支撑相比可有效缩短施工工期、降低施工成本。在我国日益发展的地铁施工中，可回收锚索的施工工艺也在逐步改进，通过对施工工艺工法的严控，将进一步推进安全、优质、高效的地铁施工方式。

增加参考文献：

（1）《岩土锚索（索）技术规程》（CECS22：2005）

（2）《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-2014)

（3）《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）

（4）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）