預應力錨索支護體系在地鐵明挖深基坑施工中的應用

侯永壽

摘要 ：本文針對長春市地鐵一期工程明挖車站預應力錨索支護體系的施工，詳細介紹了地鐵深基坑泥巖地質條件下的錨索支護施工工藝，從現場施工技術控制角度入手，以確保施工質量和安全，對同類工程有一定的參考價值。

關鍵詞 ：預應力錨索 地鐵 深基坑 支護體系 施工工藝

1.前言

隨著城市地鐵大規模的建設和巖土錨固技術的不斷發展，預應力錨索支護體系在地鐵車站主體圍護結構中的應用越來越廣泛，但由于錨索施工質量受地層條件、材料強度、張拉機具等影響較大，容易出現錨固力不足的現象，導致基坑側壁變形，變形嚴重時會造成基坑坍塌，而地鐵施工的安全和質量日益受各界的高度重視，對預應力錨索支護體系的施工工藝和錨固質量要求也越來越高。因此，制訂合理的施工工藝和施工技術控制手段，將有助于提高錨索錨固效果，以確保地鐵施工質量及安全。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應力錨索支護體系為例，對預應力錨索的施工技術及施工工藝等進行研究與探討。

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。采用外錨固支護形式。

3.預應力錨索支護體系設計

基坑采用圍護樁+縱向腰梁+豎向5道錨索支護體系，一樁一錨，間距1.3m，錨索布置見圖1所示。錨索選用Ⅱ級低松弛預應力鋼絞線，第一層3束鋼絞線，第二至五層5束鋼絞線，本工程預應力錨索的作用范圍主要集中在全風化泥巖和強風化泥巖中，錨固體強度不低于15MPa ，且強度達到設計強度75%后，方可進行錨索張拉鎖定，與錨具、錨墊板以及圍護樁、腰梁共同形成支護體系，以確?；臃€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，并保證離圍護樁10.0m范圍內平坦。然后進行相對應錨索鉆孔、錨索安裝、注漿、安裝鋼腰梁及鋼錨墊板、張拉錨固施工等，使束體產生預應力，并與腰梁、鉆孔樁連接成整體，達到基坑穩定的目的。具體的施工工藝流程如圖2所示。

4.2 錨索施工技術要點

4.2.1 錨索加工與安裝

預應力錨索采用拉力集中型粘結式預應力錨索體系，錨索由錨固段、自由段和緊固頭三部分構成，緊固頭由腰梁、鋼墊板和錨具組成。錨索錨固段擴張環與緊箍環每隔2米間隔設置，緊箍環系16號無鋅鉛絲綁扎4道，應綁緊，自由段每隔3米設置一道架線環以保證鋼絞線順直，架線環采用塑料制成。自由段裝入φ76聚乙烯套管中，套管兩端100～200mm長度范圍內用黃油充填，外繞工程膠布固定張拉后封堵，以免注漿時有漿體進入管內，縮小自由段的長度，從而使錨索張拉時帶動自由段土體，加大基坑周圍土體護壁的側壓力，不利于基坑的穩定?；渝^索設計參數見表1。

4.2.2 鉆孔

由于本工程地質條件主要為全風化泥巖和強風化泥巖，不易塌孔，所以綜合考慮本工程各項特點及設計要求，采用MDL-120D1履帶式深基坑錨固鉆機配合空壓機吹渣鉆孔，同時達到空氣排渣清孔目的。鉆孔過程中要達到“準、平、穩”的要求，確保機鉆孔不發生移位和擺動。鉆孔直徑為150mm，鉆頭直徑不應小于設計鉆孔直徑3mm，錨固孔傾角值設定為15°，鉆孔軸線的偏斜率不應大于錨索長度的2%。鉆孔深度應超出錨索設計長度0. 3～0. 5m，以防沉渣導致孔深不夠，鉆孔過程中要做好詳細的施工記錄，發現問題及時進行糾偏調整。

4.2.3 錨索下放

鋼絞線和注漿管安裝前，必須檢查孔內是否有雜物或塌孔現象，無異樣后方可進行安放。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，中途遇阻時，可適當提動桿體，調整方向再下，如處理無效時，應將錨索提出孔外，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度達到5.0MPa后進行，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小時左右進行第二次壓力注漿，注漿壓力2.0Mpa以上，本次補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號普通硅酸鹽水泥攪拌而成，用注漿泵進行注漿，并在水泥漿中加入UEA膨脹劑和超早強減水劑。

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，將腰梁與防護樁身貼緊，無法密貼處，采用C20細石混凝土充填，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。在開挖基坑面適當設置墊木或支架確保腰梁的穩定。鋼墊板的平面位置與高程和錨索的布設走向相一致，張拉前進行固定與驗收。

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，保證張拉數據準確。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計張拉力的1.1倍，加載完成后穩定時間如表2所示，然后退至鎖定荷載鎖定，荷載鎖定取設計張拉力的1.0倍。應力的施加要緩慢、勻速。

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

錨索張拉荷載的分級和位移觀測時間應遵守表2的規定：

張拉鎖定經驗收合格后，將張拉段多余束體切除。對于鋼紋線的松弛、地層土的徐變、伸長量超標等因素造成的預應力損失和質量問題，應校正千斤頂并重新張拉或在張拉后進行補張拉然后鎖定。

4.2.7 外部保護

錨索張拉完成后，需進行封錨，可根據施工需要，將錨索外露部分預留至結構施工前割除，以便進行二次加荷。封錨前將外露較長預應力鋼絞線割除，剩余5cm長度，并用M10 水泥砂漿包裹。

5.監控量測

每道錨索預應力施工完后，隨著分層開挖至下道錨索施工作業面，上一層錨索的應力隨基坑側向主動土壓力的增大而增大，另外基坑周圍存在其他影響因素，應進行錨索預應力變化的監測。施工期間監測工作必須與預應力錨索張拉同整施工工藝。

6.結束語

錨索是在地鐵深基坑施工中廣泛應用的一種支護形式，在地鐵深基坑中常用于結構臨時預留較大開孔或利用基坑內空間等特殊部位，在主體結構施工前起輔助支撐減小基坑變形的作用，較好的彌補了以鋼管內支撐為主的基坑支護形式的缺點，同時不占用施工空間，形成無障礙的作業面，是一種有效、實用、簡單、合理的支護形式。

參考文獻：

[1]劉國彬等，《基坑工程手冊》（第二版）.北京中國建筑工業出版社， 2009年.

[2]蘇自約等，《巖土錨固技術與工程應用》[M ]. 北京：人民交通出版社，2004年.