承壓水作用下細顆粒土層錨索施工關(guān)鍵技術(shù)研究

馬杰朋，王永杰，吉正勇，楊海星，普健濤

四川志德巖土工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610051

在一些軟土地區(qū)，為了避免地下水流失對周邊環(huán)境造成影響，基坑支護常采用止水帷幕控制地下水。錨拉排樁支護具有施工速度快、經(jīng)濟性高的優(yōu)點，目前，軟土地區(qū)很多基坑項目嘗試采用此支護方式。由于采用止水帷幕，基坑周邊地下水位通常很高，給錨索施工造成了很大的影響，特別是承壓水地段，粉土、粉砂等細顆粒土層區(qū)域，錨索施工難度更大，文章通過針對此類地層錨索施工技術(shù)的研究，總結(jié)出了一套適應(yīng)于此類地層的錨索施工方法。

1 項目簡介

擬建項目位于昆明市巫家壩舊機場內(nèi)，占地24933m2，基坑平面呈規(guī)則長方形，周長約545m，基底大面標(biāo)高1876.5m，基坑開挖深度為14.13 ～16.5m，擬建建筑主要由低層商業(yè)、高層住宅、公寓、超高層寫字樓組成。基坑支護形式采用錨拉排樁支護，樁頂5m 左右放坡噴錨，采用三軸深層攪拌樁止水。排樁直徑為1.2m，錨索孔徑為200mm，桿體為高強度、低松弛φ15.2mm 鋼絞線，錨索設(shè)計長度為32.5 ～36.5m，拉力設(shè)計值為300kN。

2 項目地質(zhì)條件

項目場地處于昆明盆地東南部，屬于沖湖積盆地地貌，場地地層分布有素填土、黏土、泥炭質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉土、有機質(zhì)土。其中，⑥1層粉土呈多層分布，厚0.5 ～6.5m，顏色呈灰色、淺藍灰色，飽和，密實狀，顆粒均勻，級配較差，搖振反應(yīng)慢，粉砂主要以透鏡體狀分布于粉質(zhì)黏土中，厚度一般不超過1m。根據(jù)勘察報告顯示，場區(qū)內(nèi)地下水類型主要為上層滯水、孔隙型潛水、基巖裂隙水；場地地下水埋深在地面標(biāo)高以下0.4 ～2.3m，黏性土為相對隔水層，地下水主要賦存于粉土、粉砂層中，水量較大，具有一定的承壓性。地質(zhì)剖面圖如圖1 所示。

3 錨索施工技術(shù)

3.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

該工程錨索施工涉及土層中含密實的粉土、可塑狀態(tài)黏土，且多位于地下水位以下施工，錨索成孔選用宇通履帶式DL-180 液壓鉆機進行鉆孔和套管護壁成孔工藝，跳打施工，張拉機進行預(yù)應(yīng)力后張拉。錨索施工前，詳細了解并查清周邊管線及周邊建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)的位置和埋深，逐根施工，避開管線及相應(yīng)基礎(chǔ)。采用二次注漿工藝，錨索末端錨固段設(shè)置注漿孔，孔間距500 ～800mm，每個注漿截面設(shè)置注漿孔2 個，二次壓力注漿漿液宜采用水灰比為0.5 ～0.55 的水泥漿；二次注漿管固定在桿體上，注漿管的出漿口設(shè)置逆止構(gòu)造，二次壓力注漿在水泥漿初凝后、終凝前進行，終止注漿壓力不小于1.5MPa。

圖1 典型地質(zhì)剖面圖

該工程在施工第5 排錨索時，當(dāng)鉆孔鉆穿雙排支護樁鉆至錨索設(shè)計標(biāo)高，鉆工拆除雙套管內(nèi)鉆桿后，由于土層與鉆孔之間存在水壓差，粉土中細顆粒粉砂在地下水滲流作用下從鉆桿套管中涌出，涌砂量較大、速度較快，長度為36m、直徑為200mm 的套管被涌砂堵塞，細顆粒粉砂涌至孔口堆積，導(dǎo)致成孔后錨索束體無法放入孔內(nèi)。

結(jié)合施工現(xiàn)場場地、地質(zhì)條件及工期等因素綜合考慮，無法通過修改錨索設(shè)計參數(shù)避開粉土等細顆粒地層，項目部采取調(diào)整錨索施工角度、調(diào)整施工孔深、更換錨索鉆頭鉆具等措施分別進行試驗，錨索成孔角度由原設(shè)計25°調(diào)整為15°、30°，成孔深度由33.5m 調(diào)整至36m，根據(jù)調(diào)整進行相關(guān)成孔試驗后均存在涌水、涌砂現(xiàn)場。現(xiàn)場涌水、涌砂照片如圖2 所示。

圖2 現(xiàn)場涌水涌砂照片

3.2 錨索改進技術(shù)

處理細顆粒土層施工涌水涌砂常規(guī)方法以引、排、堵、截為主，如采用引、排法，鉆孔停滯后涌水、涌砂量會持續(xù)增加，大量引排后可能會對上部已施工完成的4 道錨索錨固體造成破壞，嚴重時會導(dǎo)致地面下沉或塌陷，影響基坑支護結(jié)構(gòu)安全，故引、排法不宜采用，只能采用堵、截法，其中，注漿固結(jié)堵截法較為經(jīng)濟合理、快速高效、安全可靠；通過注漿固結(jié)壓制，達到快速封堵的效果。經(jīng)過認真分析論證和現(xiàn)場反復(fù)試驗實踐，最終采取在錨索鉆機鉆進成孔完成后沿內(nèi)鉆桿內(nèi)壁注漿封堵涌砂的方式，通過注漿減小粉土內(nèi)承壓水的流量及流速，待漿液在孔底初凝固結(jié)，達到壓制細顆粒土層涌水、涌砂的效果。

鉆孔采用全套管跟進水沖法成孔，供水選用7.5kW 高功率增壓水泵，錨索鉆機就位后校正孔位，調(diào)整角度，安裝套管、鉆桿開始鉆孔，鉆至錨索設(shè)計底標(biāo)高后超鉆0.5 ～0.8m（沉淀段）停鉆，停鉆后內(nèi)鉆桿不拆卸，鉆頭保持壓置于細顆粒土層上，利用內(nèi)鉆桿內(nèi)壁注水轉(zhuǎn)換接頭連接注漿機，注入水灰比為0.5 ∶1 的純水泥漿，注至孔口溢漿后保持繼續(xù)注入5 ～10min，確保返漿正常后停止注漿。鉆孔過程中需提前將水泥漿攪拌好，鉆孔完成后應(yīng)用清水反復(fù)清洗孔內(nèi)泥皮及沉渣，確保鉆孔孔內(nèi)清潔，孔壁無污染物，注漿時壓力不超過0.5MPa，注漿完成后快速拆除雙套管內(nèi)鉆桿，拆管時將制作完成的成品錨索抬至孔口，6 名鉆工將錨索置于孔口垂直方向，拆管完成后將成品錨索沿套管內(nèi)壁放入孔內(nèi)，放置過程需連貫迅速，確保入索一次性完成。改進后錨索施工流程如圖3 所示。

圖3 改進后錨索施工流程圖

3.3 錨索改進施工效果

這種采用雙套管鉆桿內(nèi)壁注漿壓制封堵細顆粒土層涌水、涌砂方式在該工程取得了良好效果，在后續(xù)錨索成孔施工過程中均未再出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象。通過雙套管鉆桿內(nèi)壁注漿，既減少了對細顆粒土層的擾動，也對孔底進行了加固，提高了錨固體拉拔力。基坑開挖后經(jīng)項目部及第三方監(jiān)測單位監(jiān)測，數(shù)據(jù)顯示周邊道路、地面沉降觀測數(shù)據(jù)正常，錨索張拉力均達到設(shè)計鎖定值，錨索驗收試驗及蠕變試驗結(jié)果均無異常，錨索內(nèi)力監(jiān)測測試值滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

4 結(jié)論

當(dāng)錨索設(shè)計鉆孔底標(biāo)高位于富水粉土（砂）層或施工穿越細顆粒土層時，常規(guī)采用單套管或雙套管護壁成孔方式無法避免粉土（砂）等細顆粒從套管端部進入鉆孔中。實踐證明，采用雙套管成孔工藝在拆除雙套管內(nèi)鉆桿前通過鉆桿內(nèi)壁對鉆孔底部進行注漿可以很好地封堵細顆粒土層涌水、涌砂，能夠取得良好工程效果，可以作為錨索穿越粉土（砂）等細顆粒土層中處理涌水、涌砂的施工工藝經(jīng)驗。