擴大頭可回收錨索與工法樁復合支護技術應用

陳永進

(福建省水文地質工程地質勘察研究院，福建漳州 363000)

0 引言

在對軟土地區較厚砂層基坑支護設計時，常規采用鉆孔灌注樁、管樁支護的施工方法受到限制，往往工期較長，且對砂層還需另外設計止水帷幕，尤其是管樁在軟土地層施打產生的擠土效應對敏感建筑物造成的影響不容忽視，需采用干擾小,且能夠保證既有建筑安全的工藝。由于SMW工法機械化程度高,具有施工安全、可靠、對周圍擾動較小、成孔垂直精度高、無泥漿污染等特點，此工藝在軟土地區較厚砂層施工中得到較多應用。通過擴大頭可回收錨索技術+SMW工法在漳州某項目基坑支護中的應用,針對該工藝成孔具有剛度大、施工快速、止水效果好等特點，提高基坑支護效果及經濟性，為此后類似軟土地區較厚砂層提供參考和經驗。

1 拆卸型與U型可回收錨索工藝比較

目前工程應用比較多的主要有可拆卸型可回收錨索、U型壓力分散型可回收錨索[1-2]，各工藝優劣見表1。

表1 可回收錨索工藝比較表

錨索是比較常見的支護技術，應用比較普遍的是排樁加錨索支護形式，但錨索長度一般都在20～30 m以上，超過市政道路用地紅線及臨近建筑地下空間，造成侵權，且對后期施工造成難度，增加成本。可回收錨索技術便應運而生，且在市區使用日益頻繁，其中選擇回收率高的工藝是此項技術應用的關鍵。

2 擴大頭錨索與普通錨索工藝比較

擴大頭錨索是指對錨固段進行擴孔，見圖1，普通錨索見圖2。兩種工藝對比見表2。

圖1 擴大頭拆卸型可回收錨索工藝

圖2 普通U型可回收壓力分散型錨索示意圖

表2 擴大頭與普通錨索工藝比較表

從應用效果角度對兩種工藝進行比較，擴大頭反拉錨索比普通錨索抗拉力可提高2～3倍，大大地減少錨索的長度，同時回收率也大大增加，可以達到80%至90%。

市區基坑開挖，近年來往往有兩層地下室，再加上場地受限，垂直開挖基坑對于錨索設計拉力值往往很大，如按普通錨索配置，錨索需要很長且錨索根數相應較多，對施工造成難度，效率不高且不經濟。采用擴大頭錨索，在設計拉力值不變的情況下，可大大減少錨索的長度和根數，節省造價，提高施工效率[3-5]。

3 SMW與傳統排樁+樁間止水樁比較

傳統排樁施工工藝與SMW工法大不相同，工法樁在保證基坑的支護效果外，更是提高了施工的進度和可控性[6-10]。(見表3)

表3 SMW工法樁與傳統排樁+樁間止水樁比較表

目前，基坑地下水位較高者，常采用排樁間設置素混凝土樁、排樁間設置高壓旋噴樁進行樁間擋土止水，隔絕地下水，但如果基坑深度較深，施工樁間止水樁對于樁機垂直度的要求較高，需要操作工人具有較高的施工水平，對于地下存在軟弱土層施工更為不利，采用鉆孔灌注樁或者長螺旋施工樁間旋噴樁更易偏向一側，出現斜孔，起不到擋土止水效果，對于后期施工及堵漏造成嚴重影響。綜合考慮，對于軟土地層或者砂質地層(細砂)，樁長較長者，采用三軸攪拌樁內插型鋼是比較好的選擇。

4 工程應用

4.1 工程背景

以漳州市龍文區某工地為例，該工程位于九龍大道東側，橫四路北側，主要由10幢高層建筑、商場、商業服務網點、物業管理用房組成。地下工程設二層地下室，基坑挖深7.80～9.70 m。基坑面積約10900 m2，周長約450 m。

4.2 工程地質及水文條件

根據鉆孔揭露，場地內分布的主要土層有人工堆填的雜填土，海積的淤泥質土，沖海積的砂類土，沖洪積的黏性土、砂類土、卵石及殘積成因的殘積黏性土層，基底為不同風化程度的燕山晚期侵入花崗閃長巖，局部見有喜山期輝綠巖脈(見圖3)。

圖3 典型地質剖面圖

場地內地下水類型包括賦存于雜填土層孔隙中的上層滯水，賦存于細砂④和細砂⑥、礫砂⑦、卵石⑧層中的孔隙承壓水，賦存于強風化巖層中的風化裂隙承壓水，以及中等風化花崗巖、中等風化輝綠巖脈層中的基巖裂隙水。穩定水位埋深為1.97～5.06 m(標高5.40～6.12 m)。

4.3 圍護結構設計

(1)擬建物西側約6.0 m為九龍大道，寬約15 m，為漳州至長泰縣的主要交通要道，交通繁忙，北側為已建一層醬油廠房及部分二層民用住宅(相距約4 m)，基礎采用以粉質黏土為持力層的混合結構建筑物，南側為剛開通不久的橫四路(相距約6 m)，寬約18 m，東側為空地。

市政紅線距離基坑較近，北側業主擬后期開發建設，要求錨索不應超過其界線，根據采用的基坑支護類型，采用可回收錨索技術[4-7]。

①比較U型壓力分散型錨索和可拆卸型錨索兩種可回收錨索，近年來可回收錨索施工經驗表明，可回收U型壓力分散型錨索的鋼絞線回收率很低，可拆卸型錨索回收率可在80%至90%；

②結合本工程實際，可回收U型壓力分散型錨索底段為兩條錨索，推送錨桿入孔內時很容易偏向一側，加之錨桿鉆孔穿越地層為較厚砂層，孔壁很難保護，采用三條鋼絞線構成的單元可拆卸壓力型錨桿體，以便于推送錨桿體進入孔內。

(2)設計計算時采用北京理正軟件設計研究院的深基坑支護結構軟件F-(SPW7.0PB5版)，本工程如采用普通錨索，需采用4索35～40 m長的錨索，人工下錨索無法實現，需用鉆桿推送進入孔內，極大地降低施工效率，但采用擴大頭錨索，長度縮減至25～30 m，人工推送錨索易于實現，提高錨索施工效率和鋼絞線回收率，同時，在設計拉力值相同的情況下，錨固段可相應減少，降低工程成本。本工程普通錨索改為擴大頭錨索，錨索工程量由19170 m減少至13129 m，大大減少錨索長度。

本工程拉力標準值在210～270 kN，拉力設計值在289～371.3 kN，采用擴大頭錨索使的原有的錨索長度由4索35～40 m減少至3索25～30 m。

擴大頭錨索在錨固段擴孔，在不增加錨固段長度情況下可獲得更大抗拔承載力，施工工藝也不復雜。本工程鉆孔采用機械成孔，成孔孔徑150 mm，成孔后自下而上對錨固段實施高壓旋噴擴孔，孔徑擴大至≥φ300 mm。擴孔的旋轉速5～15 r/min，提升速度 100～250 mm/min；噴射時高壓漿泵的壓力20～30 MPa，流量60～120 L/min。噴射頭均勻旋轉、提升，噴射管分段提升的搭接長度不得小于100 mm，此操作與旋噴樁工藝相似，屬于比較成熟的工藝，施工效果易于保證。施工流程見圖4。

圖4 旋噴擴孔預應力錨索施工流程

(3)擬建建筑物以細砂層為持力層，基礎進入砂層2～4 m，基坑深度7.8～9.3 m，根據勘察報告揭露的地層，上部4～5 m不是砂層，向下10～20 m范圍內都是細砂，粒徑較小，為三軸攪拌樁及型鋼施工提供可能。根據設計計算，樁嵌固深度應在13 m以上，總樁長在20 m以上，樁長較長，如采用排樁間設置素混凝土樁、排樁間設置高壓旋噴樁，因樁長較長，較易斜孔，對樁機的垂直度及工人的操作水平提出更高的要求，而三軸攪拌樁及型鋼在施工上效果會更好。

本工程水位較高，細砂層較厚，流動性大，隔水層較深，且隔水層在基坑范圍內部分缺失，截水帷幕無法完全隔絕透水層。降水是必不可少，但為減少降水量以及對周圍道路及建筑物影響，應在基坑內降水，且應盡量增加截水帷幕水力路徑，提高水力坡降(見圖5)。

圖5 典型剖面圖(單位：m、mm)

4.4 圍護結構施工效果分析

本工程在2018年8月10日由1臺三軸攪拌樁機進場施工，至2018年09月12日攪拌樁及型鋼施工完成，歷時33天，共施工H型鋼788根17336延米；φ850 mm水泥攪拌樁943根20746 m，施工過程順利，施工進度快慢主要受天氣和材料供應影響。H型鋼及攪拌樁施工設備退場后，隨即進行清理場地，開挖至冠梁土方，施工錨索，共完成擴大頭錨索496根13129 m，接著施工冠(腰)梁，進行土方開挖，至2018年12月份基坑土方開挖完成。整個基坑支護和土方開挖期間正好在當地的雨季，經建設單位委托的第三方監測結果表明，從基坑土方開挖至2019年6月基坑回填期間，基坑支護變形和周邊建(構)筑變形均未超過設計預警值，基坑位移很小，最大水平位移為11 mm，最大豎向位移為11 mm，基坑側壁沒有出現滲、漏水現象(見圖6)。

圖6 基坑全貌現場照片

5 結論

(1)擴大頭錨索與可回收錨索在工程中同時運用，可以解決市區深基坑支護施工瓶頸，進一步提升錨索的運用空間，提高施工效率和支護效果。

(2)攪拌樁在地基處理中，特別是砂層處理效果較好，應用較為廣泛，而三軸攪拌樁機較傳統的攪拌樁機攪拌能力更強，水泥土能得到充分攪拌，保證墻體強度和抗滲性。三軸攪拌樁內插H型鋼，較以往的排樁施工，可縮短工期，同時型鋼可回收利用，大大降低成本。

(3)通過實例分析，使用的擴大頭可回收錨索與SMW工法樁復合支護技術在軟弱土地層或深厚細砂層(粒徑不大于0.5 mm)適用性良好，不僅加快施工速度，節省工程造價，而且剛度大，支護效果好，在沿海地區值得推廣。