吊脚连续墙+锚索支撑体系在深基坑支护中的应用

摘要：文章结合吊脚连续墙+锚索支撑体系施工实例，介绍了围护结构中局部使用吊脚连续墙施工工艺，分析了预应力锚索在地铁车站明挖支撑体系中的特点，阐述了锚索支护应用的施工技术要点及施工工艺。

关键词：围护结构吊脚墙 预应力锚索施工工艺

中图分类号： TV551.4文献标识码：A 文章编号：

DiaoJiao continuous wall + anchor cable support systems in deep foundation pit supporting applications

ShengYan Jun

（Shenzhen metro group Co., LTD GuangZhouShenzhen 650106, P.R.China;)

Abstract：Combining with the DiaoJiao continuous wall + anchor supporting system construction example, introduced the retaining structure is local use DiaoJiao continuous wall, construction technology, the achoring cable in the subway station Ming dig the characteristics of supporting system, and expounds the application of anchor cable supporting of construction techniques and construction technique.

Keywords：Palisade structure DiaoJiao wallPrestressed anchor cable Construction technology

1引言

近年来，地铁施工越来越广泛，地铁施工难度也越来越大，工期越来越紧，预应力锚索支撑体系在地铁车站主体围护结构中得到广泛应用，锚索施工受地質条件的复杂性、围护结构的强度、整体稳定性和变形的影响较大，因此对施工工艺和技术上对锚固的质量要求高。本文以地铁车站吊脚连续墙+锚索支撑体系为例，对吊脚连续墙施工、支撑体系预应力锚索加固结构、施工工艺等进行研究与探讨。

2 工程实例简介

地铁车站全长399.81m，标准段外包尺寸22.50m(宽)×13.29m(高)。车站采用明挖

法施工，基坑支护工程的安全等级为一级。车站主体围护结构采用800mm厚地下连续墙，地连墙的嵌固深度根据基坑底不同地层而取值不同。工程场地地质构造主要表现为燕山期、加里东期花岗岩残积层，地表为人工素填土，底板基本位于全风化花岗岩和强风化花岗岩地层内。地下水按赋存条件主要分为孔隙水及基岩裂隙水。其中一段91米长的基坑底上5米即为微风化花岗岩，该段岩层强度极高，为保证总体工期，施工时采用吊脚连续墙+预应力锚索锁脚+钢管支撑支护形式，见图1锚索与连续墙、钢支撑位置关系图。

图1 锚索与连续墙、钢支撑位置关系图

3 吊脚连续墙方案

3.1方案概述

为了保证在2个月内完成连续墙施工，提前进行基坑开挖，基坑西区入岩较早的地下连续墙改为吊脚连续墙，吊脚连续墙方案为外放1m、吊脚连续墙进入微风化岩层1.5m、锚索锚固+钢支撑内支撑系统，这样能在2个月施工完成。

19幅连续墙外放1m进行施工，其中15幅进入微风化深度1.5m，设吊脚，预应力钢绞线锚固，直径9.5mm，每2m布置一道，长度12m，自由端5m，锚固段7m，中间部分4幅连续墙直接进入基坑底下1.5m，不采用吊脚。主体结构与围护结构之间空隙盾构井段采用C10素砼回填，其余部位采用石粉回填。

3.2吊脚连续墙施工

吊脚连续墙施工工艺与正常地下连续墙施工工艺基本上相同，本文主要介绍有区别地方的施工工艺。

3.2.1吊脚连续墙底部不在同一个面上时的施工，13幅吊脚连续墙墙底不在同一面上，按照实际取样，每幅进入微风化深度1.5m，同时连续墙深度超过第三道钢支撑1m，第三道钢支撑两端撑在连续墙上。

因岩面倾斜，不在同一水平面上，导致连续墙底部不在同一水平面上，施工时存在两相邻连续墙锁口管不在同一标高的问题，处理施工工艺如下：

1）先施工岩面线较高的连续墙，后施工岩面线较低的连续墙，见图2 ，处理方案如下：

图2 锁口管位置施工示意图

施工地下连续墙A时将锁口管位置冲孔至连续墙B底部，待A的混凝土浇筑完成后，拔出锁口管，再施工B槽段。

2）先施工岩面线较低的连续墙，后施工岩面线较高的连续墙，处理施工工艺如下：

施工地下连续墙B时锁口管位置冲孔至连续墙B的底部，浇筑完B的混凝土后拔出锁口管，施工A幅地下连续墙。此时A槽段底部比锁口管底部要高，然后对锁口管位置重新修孔和清孔，清孔完成后立即吊放钢筋笼，减少工序间隔时间，A槽段和锁口管位置混凝土整体浇筑。

3.2.2裂隙水处理

吊脚连续墙进入中微风化岩层，由于没有到基坑底部，裂隙水会从吊脚墙底部向基坑内流出，采取地下连续墙内预埋注浆管，实施墙趾注浆[1]。

3.2.3吊脚墙在中微风化岩层内的基坑开挖

基坑开挖按照分层分段进行开挖，，开挖过程中钢支撑紧跟，到微风化岩层地段进行爆破作业，爆破采用预裂爆破开挖。进入到吊脚位置时，先施工锚索，张拉后，再进行往下开挖，在岩面上挂双排钢筋网喷射20cm厚C20砼，并打设φ22砂浆锚杆，梅花形布置。

3.3锚索施工

预应力锚索是一种新型的柔性受拉构件，它一端与挡土桩、墙联结，另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受挡墙的土压力及水压力。通过对内锚固段锚固后的锚索进行张拉、锁定，使其产生对岩土体的正压力和直接抗滑力来增加边坡岩土体的抗滑阻力，达到加固土体稳定的作用。相对其它加固方式，预应力锚索加固技术安全可靠，适用范围较广，能对深基坑的整体稳定性进行系统加固，容易满足工程要求[2]。吊脚连续墙+预应力锚索也越来越成为地铁车站施工的一种常用方法。

3.3.1预应力锚索构造

预应力锚索采用拉力集中型粘结式预应力锚索体系，锚索由锚固段、自由段和紧固头三部分构成，紧固头由腰梁、钢垫板和锚具组成。锚索长度包括锚固段、自由段、张拉段三部分，见图3。

图3 锚索结构图

本工程于连续墙下部设置一道锚索，起到锁定连续墙墙底的作用，锚索长12m，锚固段7m，自由端5m，间距3米，共计30道锚索。锚索设计轴力300KN，预加轴力120KN，锚固体直径150mm。注浆采用二次注浆法，一次注浆采用灰砂比1：1.5、水灰比0.4的水泥砂浆，水泥用42.5级普通硅酸盐水泥；二次注浆采用0.4-0.45的水泥净浆，二次注浆时间可在一次注浆2-12h后进行。

3.3.2锚索施工

锚索的施工工艺：搭设施工平台、孔位放样、钻孔（编索）、下索、锚固段灌浆（安装锚墩、格构梁钢筋并浇铸混凝土）、预紧和分级张拉锁定、自由段灌浆、切除外露多余钢绞线、封锚保护。

（1）锚索制作

锚索在钢筋加工棚内制作，锚索锚固段首先清除油污并除锈，然后按设计长度利用扩张环，紧箍环等组装锚固段，对于自由段涂油并套塑料管，前端安装导向帽。

（2）压浆

使用M35水泥砂浆（砂浆由试验室选配）并加入水泥重量1.5%的速凝剂。使用KUBJ型砂浆泵，注浆压力≥0.35Mpa，注浆通过锚索中间注浆管从锚索孔底开始一次注满，中间不间断。锚索自由段用防护油和塑料管进行隔离，防止和砂浆连结。

（3）腰梁及垫板安装

腰梁为2根I28工字钢通过钢板连接而成,将腰梁与防护桩身贴紧，无法密贴处，采用C20细石混凝土充填，将钢垫块固定于工字钢腰梁上，并保证钢垫块的上表面与锚索垂直。

（4）张拉锁定

张拉锁定是预应力锚固的关键工序,主要包括张拉设备配套标定、设备组装、张拉和锁定荷载等内容。锚索张拉前应对张拉设备进行标定,注浆体强度通过试验达到≥15MPa,方能组织张拉作业。张拉方式采用整体张拉法,张拉过程由预张拉和正式张拉两部分组成。取设计值的15%进行预张拉,使其各部分接触紧密,锚索束体完全伸直,使预应力钢绞线初始受力趋于一致。张拉过程要分级进行,每级荷载分别为设计值的30%、75%、100%、110%,每级张拉稳定持荷≥5min,并记录钢绞线的伸长量,检测指标合格后及时进行锁定。对于钢绞线的松弛、地层土的徐变、伸长量超标等因素造成的预应力损失和质量问题,应进行补张拉然后锁定。

4 施工中可能出现的质量问题分析及控制

4.1 地下连续墙施工中出现的常见问题及控制

4.1.1锁口管固定不稳，造成锁口管倾斜，锁口管的固定包括上端固定和下端固定：下端固定主要通过在冲导向孔时比槽深多冲50cm，吊放锁口管一段高度使其自由下落插入土中使其固定，这种固定方法使锁口管的下端一般不会产生大的位移。上端固定一般是通过锁口管与导墙之间的缝隙之间打入导木枕，并用槽钢斜撑来解决[3]。这种方法基本上可以杜绝锁口管移位的产生。

4.1.2本工程浅部土层中均存在素填土，砾砂，粉质粘土，砾砂层渗透性强，在水头差的作用下易产生流砂或涌砂现象，地下连续墙成槽施工过程中，该层土易坍塌、不稳定，在施工时必须采取措施以确保地下连续墙槽段的稳定，保证地下墙的施工质量。因此拟采取提高泥浆比重、缩短成槽时间等措施，提高槽段的稳定性。

4.2锚索施工中出现的常见问题及控制

4.2.1孔位不精确

导致围檩设置不准确。围檩是一组完全受压构件，它把锚具的集中荷载均匀地传到地基的土层或岩层面，若设置不准确将致使以后张拉受力不均，变形过大甚至使锚头遭受破坏。

4.2.2锚索张拉

在锚索张拉施工中，经常遇见的问题有：锚索索体整体外移或单根钢绞线被拉出；索体被拉段或断丝现象。原因主要有岩石破碎、裂隙发育、水泥浆液没有或没有完全裹住索体；或锚固段未完全深入新的灌浆管；待水泥浆液凝固达到一定强度值时即可对其进行重新张拉。

5 结束语

随着城市地铁的大规模修建，预应力锚索+吊脚连续墙支护形式在工程中得到广泛的应用, 工艺与实用性技术均逐步趋于完善，越来越多的适用于地下岩层较硬围护结构施工困难的地段。在施工中应加强监测，锚索轴力可根据监测值作适当调整，做到信息化施工。工程实践表明：预应力锚索+吊脚连续墙支护形式在深基坑支护中是安全适用的。

参考文献

[1] 丛蔼森. 地下连续墙的设计施工与应用. 北京:中国水利水电出版社,2002.[2] 王健. 广东地区地下连续墙接头的研究. 西部探矿工程,2005.[3] 阳芳. 深基坑地下连续墙接头型式的选用. 鐵道勘测与设计,2006 .

作者简介：盛艳军，男，1975年出生，工程师，主要从事工程施工及工程管理方面的工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。