近民居地鐵通道基礎復合錨桿樁灌漿加固技術研究

崔亞龍

（中鐵十八局集團市政工程有限公司,天津 300222 ）

近年來，復合錨桿樁灌漿加固技術在房建、軌道交通、橋梁等工程的基礎加固中得到廣泛應用，效果顯著[1]。北京地鐵甘家口站暗挖段鄰近居民樓，為一級風險源。本文結合該項目對風險源的地表加固施工，闡述了復合錨桿樁總體施工方案及部署、參數要求、施工方法、質量控制要求、防范舉措等，并結合現場監測，結果表明采用復合錨桿樁灌漿加固措施安全、可靠、有效。

1 工程概況

甘家口站是北京地鐵M16 線和M3 線的換乘站。M16 線車站位于阜成門外大街和三里河路交叉口，跨路口設置，站位南北向；M3 線車站為遠期規劃實施，位于交叉口以東沿阜成路下方，站位東西設置。路口西北和東南向均為住宅區，西南向為釣魚臺國賓館，東北向為中國地質調查局。

甘家口站共設4 個出入口（A、B、C1、C2）、2 個安全疏散口、2 個風道。車站主體共設置3 個施工豎井，其中1 號井與B 出入口結合設置，2 號井與C2 出入口結合設置，3 號井與安全疏散口結合設置。車站總平面見圖1。

圖1 甘家口站總平面

B 出入口暗挖段東側距離阜成門外北街281 號樓較近，水平凈距3～3.7 m。該建筑物為居民樓，建于1978 年，地上五層，無地下室。地面采用磚混結構，基礎采用條基，埋深3 m。“環境安全分級”中確定為一級風險源，為確保順利開挖，在暗挖段與居民樓之間打設三排復合錨桿樁進行灌漿加固，用作圍護居民樓結構。每根樁深入暗挖結構下1 m，其中最長26.284 m，孔徑φ150 mm，孔內安裝錨桿（φ20 螺紋鋼3 根），孔距500 mm，排距500 mm，共約打設357 根，開挖前對樁底周邊進行長導管灌漿。

2 地質情況

甘家口站主要位于沖洪積平原二級階地，地形起伏不大，由北向南逐漸降低，孔口地面標高49.30～51.20 m。其中對工程有不利影響的特殊地層有風化巖、漂石。

根據沿線勘測、施工以及地質調查資料，本站地質單元在海軍總醫院附近基坑（深14 m）發現的最大漂石顆粒直徑為800 mm，300～500 mm粒徑的漂石較多。玉淵潭公園內人工探井顯示8.9～14.2 m 為卵石，最大粒徑300 mm。大粒徑漂石對該單元施工影響較大。

3 復合錨桿樁灌漿加固技術施工方案及部署

錨桿樁灌漿加固時，先將特殊的錨桿結構在需加固區域垂直鉆入地下，并在錨桿鉆進過程中進行多次分層高壓灌漿，從而確保黏結應力均勻分布在整個錨桿樁體上，改善土體的物理力學性質，在增強錨桿樁承載力的同時，能夠防止土體產生側向形變[2]。另外，錨桿樁體與灌漿加固后的建筑物基礎周邊土體結為一體，形成一排有效整體隔離樁，較好發揮隔離墻效果，提高建筑物基礎周邊土體的完整性，確保建筑物基礎摩阻力不損失，既加固了建筑物基礎，又起到抗震作用[3]。

3.1 施工方案

3.1.1 施工部署

首先進行現場放線、定位、探槽、地面平整，以確定管線空間分布；然后避開管線的同時在加固范圍內進行鉆孔灌漿，使用1 臺汽車鉆機和1臺灌漿機同時施工。

3.1.2 機械設備配備

機械設備配備見表1。

表1 工程機械設備投入安排

3.1.3 工期安排

進度指標：4～6 根/一班· 鉆機，一天兩班，總工期55 天。施工進度安排見表2。根據施工要求，如需加快進度，可增加鉆機以縮短工期。

表2 施工進度安排

3.2 施工計劃

根據開工日期做好各級進度計劃和物資、機具需用計劃，明確進場時間。劃分施工區域，機械、材料堆放區域，總體規劃現場平面布置，做好開工前的準備工作。

采用塔高7.0 m 的特制汽車鉆。鉆孔完成后安放鋼筋籠子及灌漿管，然后注水泥漿，10～15 h 后進行二次補漿，二次灌漿完成5～10 h 后進行第三次補漿。

3.3 施工方法及步驟

3.3.1 工藝流程及設計參數

復合錨桿樁灌漿加固技術工藝流程[4]見圖2，施工剖面見圖3。

圖2 復合錨桿樁灌漿加固技術工藝流程

圖3 復合錨桿樁施工剖面

3.3.2 施工準備

首先進行挖探，結束后回填密實；定好鉆孔位，同時避開管線預埋直徑為150 mm 的PVC 管，長度由現場實際情況而定。

3.3.3 鉆孔

通過比選，選用東風汽車鉆機進行鉆孔。其優點是：工作扭矩較大，擊打功能及適用性較強，適用于所有地層，定位快速準確，鉆進速度快。

選用直徑133 mm、長度3 m 的鉆桿和直徑146 mm 的鉆頭。施工中借助膨潤土泥漿護壁。膨潤土泥漿含砂量小于8%，凝膠率大于95%，比重為1.15～1.2。施工時按照地質情況及時調整施工速度、泥漿比重等相關參數。鉆孔完成后先自檢，合格后，至少提前48 h 通知質檢工程師檢查，提前24 h 通知監理工程師檢查，兩者批準后方可進行下步工序[5]。復合錨桿樁工程量見表3。

表3 復合錨桿樁工程量

3.3.4 復合錨桿制作、安裝

（1）復合錨桿制作。①為確保連接精度以及鋼筋籠主筋在同一水平面上，將厚1.5 mm 的鋼板加工成兩個定位器并開孔，再將鋼筋籠主筋穿過定位孔。②加工內徑30 mm、厚12 mm 的鋼筋隔離環，將鋼筋隔離環與定位支架焊接在一起，隔離環縱向每隔1 m 設置一環。③復合錨桿加工成型后在車間穩定放置。錨樁的平面截面見圖4。

圖4 復合錨桿樁平剖面

（2）復合錨桿安裝。將各段復合錨桿運至現場，然后用吊車吊運垂直放入樁孔內。運輸和吊裝時復合錨桿不能扭曲。復合螺栓的標高、垂直度達到設計要求后，用電焊機焊接牢固。

3.3.5 灌漿加固設計參數

用三根φ20 灌漿管對復合錨桿進行灌漿，出漿孔φ4。三個灌漿孔和一個出漿孔垂直錯開150 mm。灌漿管垂直安裝時第一根端部需保持暢通，其余兩根端部全封閉，第一、三根比第二根長8 m。第一根灌漿管灌漿時用隔漿塑料膠帶把第二、三根的出漿孔封牢，避免漿液把孔封住（二、三次灌漿管出漿口截面見圖5）。

圖5 二、三次灌漿管出漿口截面

灌漿前，提前選取1～2 個孔試驗，按試驗結果確定灌漿最佳參數。調整好灌漿的水泥、水等配合比以及灌漿壓力，確保最佳灌漿效果。

3.3.6 材料性能

（1）水泥漿配制：漿液選用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥配制；（2）漿液性能：漿液的凝膠時間為12～24 h。

3.3.7 異常灌漿情況處理

（1）跑漿。灌漿時應仔細觀察環境變化。由于泥漿的進入，地層會發生變化，如果密封強度較低，則可能出現跑漿。必要時應采用間歇灌漿法，確保泥漿有效注入地層。

（2）灌漿壓力變化。灌漿過程中壓力須確保可控且大小適宜，壓力過大或過小都無法確保最佳施工效果。如果壓力偏低，要排查是否漏漿，防止泥漿通過地下管道流出。如果壓力過高，要排查注漿管，檢查是否存在堵塞情況。通常灌漿初始壓力較低，當填充圍巖空隙后，需要足夠的注漿壓力壓開裂隙后繼續灌漿。施工過程中要確保最終灌漿壓力小于規范要求的灌漿壓力。

（3）凝膠時間變化。應按被加固土體的性質調整漿液凝膠時間。當地層含水量較大時，地下水易稀釋泥漿，破壞固結效果，需壓縮凝膠時間。而為了擴散范圍，有必要延長凝膠時間。調整混凝劑的比例以控制凝膠時間。

（4）灌漿量調整。分孔灌漿法既能減少灌漿孔彼此影響，又能使后灌漿孔補充先灌漿孔，確保漿液均勻擴散。

（5）灌漿泵異常。如果灌漿泵發出異響，壓力表壓力飆升，此時可能出現凝固和堵塞，必須停止作業，排除故障后再施工。

3.4 加固點恢復

施工結束后現場要恢復原貌。

4 施工監測

監測工作包括：周邊地表沉降、居民樓沉降及水平位移、地鐵出口通道暗挖段邊墻底部水平位移、頂部水平位移、墻體變形等。要及時反饋現場監測數據及調整施工參數，確保施工安全[6]。

監測結果表明，經過復合錨樁灌漿加固后的居民樓基礎的絕對沉降、縱差沉降和橫向差沉降均未超允許值。地鐵出口通道暗挖段邊墻底部水平位移、邊墻頂部水平位移均小于2 mm ；地鐵出口通道暗挖段地表沉降小于2 mm，符合規范要求，說明該加固舉措安全、可靠、有效。

5 結論

結合甘家口站地鐵通道臨近居民樓基礎復合錨桿樁灌漿加固施工技術應用，介紹了復合錨桿樁灌漿加固技術總體施工方案、施工部署等，并針對異常灌漿情況提出防范舉措，達到預期效果。

（1）復合錨桿樁灌漿加固技術不僅能確保黏結應力均勻分散在整個錨桿樁體上，而且很好地改善了土體的物理力學性質，極大增強錨桿樁承載力。（2）復合錨桿樁灌漿加固后形成一排整體隔離樁，能很好發揮隔離墻效果，提高建筑物基礎周邊土體的完整性，確保建筑物基礎摩阻力不損失，既加固了建筑物基礎，又起到抗震作用。（3）該技術提高了地鐵出口暗挖段的整體穩定性，實現了有效控制結構沉降和偏移，有利于安全施工。（4）該技術作為新型建筑和土方基礎加固技術，具有施工便捷、作業空間小、經濟有效等優點，其風險防護可靠，推廣價值明顯。