預應力高壓旋噴錨索在淤泥質土深基坑支護應用研究

許道軍 （安徽省地質礦產勘查局313地質隊，安徽 六安 237000）

1 引言

在淤泥質土地區開挖深基坑時，其支護結構容易出現變形問題，而且其錨索施工中也經常遇到縮頸、管涌以及滲流等難題。近年來，預應力旋噴錨索技術的應用，使以上問題得以有效解決。通過旋噴錨索與排樁的合理組合，構成樁外拉錨支護體系后，增大了錨索的縱橫排距，提升了工程的經濟效益。

2 旋噴預應力錨索的優點

旋噴錨索的錨固體截面積大、承載性能強、可用于軟弱土層，能將錨固力強化3～6倍，而預應力錨索則能對變形加以約束，弱化蠕變變形，降低錨索塑性變形，對支護結構的側向位移進行控制，同時也能使圍護墻體的受力狀態得到改善。旋噴預應力錨索的布置方式十分靈活，在復雜環境中也能適用。

3 工程實例

3.1 基坑支護的基本概況

金鵬玖玖商業區的基坑設計挖深較大且場地附近環境復雜，近出存在其他建筑，對基坑的臨時性支護應作加強設計，可沿用主體結構標高體系，具體高程為±0=20.000m。剖面1、2處基坑支護要求9.3～9.8m的有效深度，剖面3處要求4.3～4.7m的有效深度。本基坑工程巖土層在支護范圍內的分布為：⑥細砂夾粉土；⑤粉質淤泥質黏土夾粉砂粉土；④粉土；③粉質淤泥質黏土夾粉土；②粉土夾粉質黏土；①雜填土。以第⑤粉質淤泥質黏土夾粉砂粉土層為基底。其設計參數要求為：a.基坑上口周邊2m內不允許堆載，2～10m內要求20kPa；道路要求20kPa荷載；剖面3與3a的坡頂要求10kPa荷載；b.剖面1、2的基坑側壁要求一級的安全等級，其重要性系數為1.1；剖面3與3a的基坑側壁要求二級安全等級，其重要性系數為1.0；基坑必須具備12個月的安全使用期。d.計算土層物理力學的折減參數時，按0.75計。

圖1 基坑臨時支護示意圖

3.2 支護方案

①保證基坑邊坡的穩固與安全。②保證附近原建筑結構的安全。③保證基礎施工的安全性。④提供基礎施工所需空間。經比選，選擇樁錨支護方案，設止水帷幕，基坑以管井降水；具體為：①地下二層車庫側的剖面1-1與2-2均按上部放坡+下部樁錨方式支護；②地下二層車庫與住宅區地下室側的剖面3-3與3a-3a處以懸臂樁方式支護。

4 施工要點

4.1 支護樁

①成孔：a.因樁間距不足2.50m，施工時務必要間隔成孔，相鄰樁位須待樁芯混凝土終凝后再成孔；b.鉆孔取土期間，當鉆至設計標高時，為保證附近在建建筑物不會產生明顯附加沉降，應通過相應措施避免塌孔、縮徑。

②鋼筋籠:a.鋼筋籠以螺旋箍為外箍筋，設50mm厚的混凝土保護層。主筋按5d長焊縫做雙面搭焊，將加勁筋點焊至主筋上；b鋼筋籠要求按《混凝土結構工程施工及驗收規范》以焊接方式分段制作；c吊裝鋼筋籠時，避免碰撞、變形，并于就位后即刻校正樁位、垂直度，隨即固定鋼筋籠。

③樁身澆混凝土:a.成孔完成，經驗收確認樁長、樁頂標高、巖土層性質與孔底沉渣等均合格后，方可展開樁身澆混凝土；b必須以水下澆混凝土方式完成。c樁身混凝土務必連續澆灌，并密實振搗，不留施工縫；d澆混凝土前要再清一次底；e按規定留置混凝土試塊，并將施工記錄做好。

4.2 止水帷幕

①旋噴樁設置在支護樁之間，其樁間距350mm，樁徑600mm，縱向搭接250mm。②施工工藝應選擇雙重管法。要求注漿材料按至少180kg/m摻入P.O42.5級水泥，確定摻入量時需結合現場試驗，1.0的水灰比，以25～30MPa壓力注漿。③每臺機施工前均應試樁2～3根，據此設置施工參數。④要求孔位偏差在50mm以內，鉆桿垂直度不超過1.0%。⑤要求噴射時的孔口返漿量不超過注漿量的1/5。注漿管分段提升時要求至少搭接100mm。若串孔冒漿，還要展開二次注漿。⑥注漿要均勻，自下而上直到高出頂面止水帷幕方可停止。⑦通過復噴將固結體半徑增大、使固結體變強。⑧施工相鄰旋噴樁時，若間隔＞120h，外側需要補設2根樁。⑨按隔孔分序方式作業，噴注相鄰孔的間隔應在24h內。⑩基坑開挖前或開挖期間，需隨機選取監測點對止水帷幕檢測搭接寬度與表面尺寸。

4.3 挖方與削坡

①挖方前，確保基坑支護標高與地下平面結構圖中一致。挖方與地下室結構施工應分區進行。②機械開挖面與人工修坡要求分層、分段，自上而下展開，雜填土層各段長15m，其他土層均在15～25m之間，按土質狀態確定開挖段長度，不得超深或超長。混凝土面層與土釘必須及時施工。工作面外側可自由挖方，其挖深以坡頂標高為設計基準。自一點位置起按時鐘方向展開，一層徹底完成后下一層方可開挖。③下層土方須待上一層噴射混凝土面養護3～5天達到10MPa強度后方可開挖。④開挖施工不得破壞既有支護系統。⑤挖方后應立即人工修坡，待坡面整平后，將虛土清除。

4.4 冠架

①預應力錨索以15～20交錯的傾角旋進，以400mm直徑注漿，按規定成孔。②水泥用的是P.O.42.5級，摻量暫定在130kg/m以上，暫定0.7的水灰比，具體可結合現場土層狀態予以調整。以25MPa～30MPa的壓力進行旋噴攪拌。③施工務必要切槽，且應該分段分層開挖，具體厚度務必按工況確定。④選擇15.2mm外徑、1×7的預應力鋼絞線作為錨索，在導向錨托架上居中固定。為了便于張拉，需在樁外留長1m。將PVC管套在自由段外并封閉兩端。⑤預應力錨索的注漿硬化至75%設計強度時張拉。先以20%的設計荷載做1～2次預拉，再以1.05～1.1倍的設計荷載實施超張拉，并保持5分鐘，再以設計荷載鎖定。⑥在對下層挖方前，務必設置好預應力錨頭與水平支撐系統。

預應力錨索檢測值

4.5 面層

①噴射坡面層和坡頂層時，混凝土強度等級為C20，厚80mm。②采用雙向的Ф8＠200*200鋼筋網片，設25mm厚的保護層。將鋼筋網片可靠固定于邊壁上，鋼筋網片必須與加強筋、土釘可靠連接。相鄰段間按300mm的長度搭接。③通過試驗為噴射混凝土料確定具體配合比，粗骨料中要求粒徑最大控制在12mm以內，水灰比的范圍應該在0.4～0.45之間。④噴射時，應按照自下而上的順序，將噴頭控制在距離受噴面0.6～1.2m的范圍之內；控制射流方向，使其垂直于噴射面。⑤噴射混凝土完成終凝后，應于2h內結合氣候條件展開噴水養護，養護時間通常在5～7天。

5 結語

綜上所述，淤泥質地層中采用預應力旋噴錨索樁錨支護結構能夠有效限制支護結構的變形，大直徑旋噴錨索能夠有效降低錨固體與土體之間的應力水平，顯著降低錨索的蠕變量，能夠更好地控制基坑位移。旋噴錨索能夠適應復雜的基坑周邊環境，布置靈活，可采用較大的錨索間距，能夠有效降低工程造價。