臨近高速公路超大深基坑預應力錨索 施工技術要點分析

段建偉 李林桑 喬浩嵐

（中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

預應力錨索能充分發揮巖體的自承作用，調節和提高巖土的自身強度和自穩能力，減輕支護結構的自重，節約工程材料，并能保證施工的安全與穩定，具有顯著的經濟和社會效益。已經廣泛應用于鐵路工程、公路邊坡工程以及水利工程等的滑坡治理及高邊坡支護中。因此，控制好預應力錨索的施工技術要點，對于臨近高速公路超大深基坑的地下建筑施工有著重要意義。

1 工程概況

本工程設計規模為20萬m3/d的全地下式再生水廠及16萬m3調蓄設施，并配套地面市政景觀公園。再生水廠采用預處理+多級AAO反應池+混凝沉淀池+V型濾池為主體的污水處理工藝，處理尾水經加消毒后排入洗瓦堰。地下主體構筑物采用整體基坑開挖，基坑開挖深度大部分為13.9~18.7m（局部位置開挖深度達22.7m），基坑開挖范圍約為108~142m×697m。

本工程基坑支護多個斷面分別采用了三、四、五、六道預應力錨索，錨索鎖定在冠梁及腰梁上，冠梁、腰梁為C40鋼筋混凝土，錨索排距1.8～3.8m，1～6排，水平距離1.5m，錨索孔徑為 D150，錨索為?S15.2（1×7） 鋼絞線，錨入深度為12～35m。預應力錨索施工前應在基坑四周至少各做一根試驗錨索，以選定合理的施工設備及施工工藝。此外，根據基坑周邊環境及地質情況，還應額外進行錨索的蠕變試驗（不少于3根），針對錨索在不同地層中的變形性能進行考察，防止基坑施工時圍護結構變形過大。

2 基坑周邊環境及邊坡穩定性

2.1 基坑周邊環境概況

場地北西側為康達路及居民集中居住區，居民區建筑主要為2~3層民房，根據《成都地區建筑地基基礎設計規范》（DB51/T5026-2001），該建筑重要性等級為重要；擬建場地南側距離環城高速28~50m，該環城高速重要性等級為很重要；擬建場地北東側距離洗瓦堰距離最小為14m，該環城高速重要性等級為一般；擬建場地西側距離民房距離最小為14m，該民房重要性等級為重要。

根據鉆探孔揭露，擬建場地四周上部人工填土層較薄，中間開挖過卵石，人工填土層較厚?；油獗眰揉徑颠_路段上部填土厚度較薄，厚度2.2~3.3m，下部為原生土層，主要為粉質黏土、粗砂、細砂、稍密-中密卵石及中風化泥巖，部分距離康達路邊民房僅9.0m，基坑開挖及降水對其影響較大；基坑南側靠近環城高速，距離環城高速28~30m，上部填土均較厚，厚度5.3~13.5m，距離環城高速有一定的距離，環城高速車流量大且是很重要的道路，基坑降水對環城高速影響較大；基坑西側現狀有民房，上部人工填土較厚，厚度5.2~9.6m；基坑東側為洗瓦堰，上部人工填土較厚，厚度4.2~12.0m，基坑開挖及降水對周邊環境影響較小。

2.2 基坑邊坡穩定性情況

場地內基坑壁土層主要為雜填土、素填土、粉質黏土、細砂、中砂、粗砂及松散卵石～中實卵石，自穩性較差，土體易坍塌或滑動。擬建場地北西角緊鄰康達路、南側居民樓段及北東角靠洗瓦堰段，不具備放坡條件，其余段具備自然放坡的條件，基坑開挖放坡的同時采取有效的支護措施。

北側：該段基坑基底標高471.0~474.5m，西側調蓄池底標高為474.5m，東側再生水廠底標高471~473.4m，基坑邊坡土層抗剪強度均較低，且北西側靠近康達路段基坑邊坡距離民房較近，僅9.0m，不具備放坡條件；基坑上部土層抗剪強度較低，且北東側靠近洗瓦堰較近，洗瓦堰對場地基坑施工影響較大，由此，北側基坑邊坡穩定性為不穩定。

南側：該段基坑基底標高467.5~475.4m，西側調蓄池底標高為474.5m，東側再生水廠底標高467.5~475.4m，基坑邊坡土層均以人工填土為主，其抗剪強度較低，基坑邊坡穩定性差；該段填土厚度較大，僅現狀高新區4萬t應急污水處理廠內部分鉆孔卵石較厚，其余段基坑土層均以人工填土為主，填土厚度約5.3~12.8m，基坑上部土層抗剪強度低，基坑邊坡穩定性差，由此，南側邊坡穩定性為不穩定。

西側：該段基坑基底標高475.4m，為調蓄池底西側邊界，該段除KZK01上部填土較薄，其余段基坑邊坡均以人工填土為主，上部填土厚度約9.4~14.2m，抗剪強度較低，基坑邊坡穩定性差，由此，西側邊坡穩定性為不穩定。

東側：該段基坑基底標高472.0m，為再生水廠東側邊界，該段除KZK27上部填土較薄，其余段基坑邊坡均以人工填土為主，上部填土厚度約10.0~14.7m，抗剪強度較低，基坑邊坡穩定性差，由此，東側邊坡穩定性為不穩定。

3 預應力錨索施工設計

由于基坑深大，深度超過15m，平面開挖范圍約8.3萬㎡，在開挖范圍內存在不良填土層，西北角緊鄰大片磚砌結構民房，綜合考慮后主體基坑的維護結構采用灌注樁＋預應力錨索（角部區域采用內支撐）的基坑支護形式。

錨索采用預應力錨索Φ15.2（1×7），錨索孔徑為 D150，根據基坑深度設計3~6道錨索，錨入深度為12～35m，錨索水平間距為1.5m。錨索在穿越砂卵石層及軟弱土層時采用鋼套管跟鉆并做好防水涌措施，錨索施工采用“雙管雙動”法，即套管先行、鉆孔后跟進的工藝。錨孔采用二次灌漿工藝。錨索打入角度視錨固地層的埋設深度采取20~35°。

4 預應力錨索施工工藝

施工準備→錨桿定位→核正孔位、調正角度→鉆孔→至設計深度+500~1000mm→洗孔→ 錨桿制作安裝→第一次常壓注漿→ 第二次高壓注漿→養護→預應力張拉鎖定→封錨。

4.1 鉆孔及清孔

鉆孔：孔徑150mm；軸偏角：鉆進每5m時<0.5°，淤泥及砂層中采用鋼套管跟進成孔施工，以防塌孔，鉆孔過程中，如有地下水冒出，要及時作堵截處理。

清孔：成孔完畢應將其孔道內浮渣清除干凈，排放孔內積水。錨索的水平間距應保證腰梁懸臂長度不大于1.2m。

4.2 錨索安裝

安裝前錨索要求順直，錨索自由段用聚氯乙烯軟管套護并扎緊兩端，錨索要設定位器，定位器間距為1.8~3.6m。

4.3 灌漿

錨孔灌漿采用二次灌漿工藝，一次灌漿采用強度等級大于30MPa水泥砂漿，水灰比0.5，灰砂比1:1~1:2，壓力0.1~0.25MPa，二次高壓注漿采用水灰比0.45~0.55的純水泥漿；二次高壓注漿壓力控制在1.0~2.0 MPa，在一次灌漿初凝后終凝前（約6～8h內）封堵孔口加壓進行，要求灌漿體設計強度不低于30MPa。灌漿水泥材料應采用42.5級普通硅酸鹽水泥，必要時可采用42.5R普通硅酸鹽水泥。

4.4 張拉及鎖定

錨桿張拉應在錨固體強度達設計強度80%、冠梁（腰梁）混凝土強度達80%后方可進行。張拉荷載為設計荷載的1.0倍。張拉采用隔一拉一跳張，必須分單束預張緊再多束共同分級張拉，第一級是錨索軸向拉力設計值的0.1倍，第二級是0.5倍，第三級是1.0倍，前兩級穩壓2min， 最后一級穩壓10min后，退至鎖定荷載，進行鎖定。

5 技術要點及施工注意事項

5.1 技術要點

鉆孔機具的選擇必須滿足錨索鉆孔的要求，砂層及易塌孔的土層應用帶護壁套管的土錨專用鉆機。錨索成孔直徑不少于150mm；孔位允許偏差：水平方向100mm，垂直方向50mm，預應力錨索鉆孔傾角20~25°，傾斜度允許偏差為3%，孔深應超過設計長度0.5m，終孔后應認真清孔，直至孔口流出清水為止；預應力錨索下料長度允許誤差為50mm，錨索材料為1320MPa高強鋼絞線，安裝前應認真清除錨索表面的油污和鐵銹；錨索自由段應涂黃油，并套塑料管，確保鋼絞線與注漿體之間無粘接；錨索成孔后應立即插入桿體并注漿，當不能保證成孔后立即注漿時當天不得施工該錨孔；水泥漿采用新鮮的42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，宜選用灰砂比1:0.5~1:1的水泥砂漿進行一次注漿；二次注漿宜使用水灰比為0.45~0.5的純水泥漿；注漿為兩次注漿，第一次為常壓注 漿，注漿至孔口溢漿；第二次應在第一次注漿達到初凝后進行，注漿壓力不小于2MPa；注漿體強度不宜低于20MPa，錨固體強度達到設計強度80%后方可進行張拉鎖定。每根錨索均應按設計拉力的1.1倍進行預張拉，然后卸荷至鎖定荷載進行鎖定；預應力錨索應先進行現場基本試驗，以保證錨索拉力。錨桿基本試驗所采用的地層條件、桿體材料、錨桿參數和施工工藝與工程錨桿相同，且試驗數量不應少于3根。

5.2 注意事項

鉆孔前，根據設計要求和土層條件、定出孔位做出標志；鉆孔底部偏斜尺寸不應大于錨索長度的3%，可用鉆孔測斜儀控制鉆孔方向；錨索孔深不應小于設計長度，也不宜大于設計長度的1%；在鉆進中，螺旋鉆桿不宜太長，一般控制在4~5m一節，并宜搭配短桿，鉆進速率控制在10%~15%；地下水位以上的錨索按設計要求開挖土方后再進行施工，地下水位以下的錨索施工為防止砂涌，應在地下水位以上的工作面施工；錨索施工前建議先進行試拉試驗，若未達到設計要求，應及時調整設計參數，以確保錨索滿足支護要求。

6 結語

本文通過工程實例，對臨近高速公路超大深基坑預應力錨索施工技術要點進行探究。深基坑開挖過程中是基坑順利安全開挖完成的關鍵，需要結合當地的地形特征和水文條件，采用科學合理設計基坑預應力錨索施工要點，保證建筑工程質量。預應力錨索對于地下工程項目有著重要的安全保障作用。預應力錨索的支護效果在于施工過程的控制，嚴格的控制能較好地對深基坑長期穩定提供保證，同時為臨近高速公路深基坑工程預應力錨索施工積累寶貴的經驗。