行车荷载频繁扰动主干道下锚索施工技术

沈红云刘 石　喆崔　鑫

（河北交通职业技术学院1）河北石家庄 050091 北京中铁隧建筑有限公司2）北京 100022）

行车荷载频繁扰动主干道下锚索施工技术

沈红云1）刘 石2）喆崔鑫2）

（河北交通职业技术学院1）河北石家庄 050091 北京中铁隧建筑有限公司2）北京 100022）

地铁车站大多设置在城市主干道，地铁车站基坑围护结构施工不但要考虑对市政道路的影响，还应考虑市政道路上密集车辆动荷载对基坑围护结构的影响，保证围护结构的安全。本文以石家庄轨道交通 1号线人民广场站基坑围护结构施工为例，对行车荷载扰动下基坑锚索施工进行了试验和总结，并成功应用于本工程中，取得了较好的施工效果。

扰动荷载 基坑 锚索 施工技术

明挖法施工地铁车站结构，以投资额度小，工期短等优点在地下工程领域占据了重要的位置。但地铁车站大多设置于城市繁华地带路口处，结构大多临近既有建构筑物或既有市政道路，施工单位不但要考虑围护结构施工对既有市政道路的影响，还要考虑市政道路密集动荷载对基坑围护结构所施加的干扰，是否会造成围护结构降效或失效。明挖法临近市政道路施工，首先必须降低围护结构在施工过程中对道路的干扰并维持基坑围护结构体系自身的效用持久性。

1 工程概况

石家庄轨道交通1号线人民广场站，为石家庄地铁1号线中规模最大，难度最高，工期最长的车站。车站位于石家庄市市中心建设大街与中山路交叉口处，为1、2号线同步实施换乘车站，车站全长310 m，总建筑面积44 956 m2。车站采用明、盖挖结合工法施工，一级基坑围护结构形式为“围护桩+锚索”，围护结构锚索采用3束φ15.2钢绞线； I28b双拼钢腰梁配合加强，锚索分两次注浆（一次常规注浆和二次劈裂注浆）。车站位于石家庄市中山路路面以下，埋深 4 m，全部临近市政道路施工，基坑边缘距中山路机动车道仅有2 m，工程地质为粉质粘土。中山东路为石家庄市东西向交通主干道，交通疏解后高峰期流量为2 500辆/h，基坑锚索施工受车辆动荷载影响极大。

该工程的成功修建，体现了“围护桩+锚索”围护结构体系的先进性与安全性，为超长、大基坑临近市政主干道施工提供了有利经验，现将该工程锚索套管施工全部技术和经验总结、整理，形成以下施工技术，可供类似工程参考和借鉴。

2 技术特点及适用范围

2.1 技术特点

（1）对埋深较浅，且频繁受动荷载干扰的施工环境有效，形成一套完整的施工工艺、方法和措施。

（2）可操作性强，能满足经济、合理、快速的指标要求。

（3）通过两次注浆，能够保证锚索注浆体与周边土体结合密实，施加预应力后锚索持续有效。

2.2 适用范围

适用于埋深较浅，且频繁受动荷载干扰的施工环境下的锚索施工。

3 主要施工方法和技术措施

3.1 主要施工方法

预应力锚索采用套管钻机成孔，人工编锚，成孔后立即下锚入孔，随后进行一次注浆，在注浆体强度达到要求的5 MPa后进行二次劈裂注浆。在注浆体强度达到设计要求的15 MPa后，采用100 t液压泵进行张拉。

3.2 技术措施

针对砂层地质成孔难，易坍塌的特点，在锚索钻孔时使用Ф150钢管跟进钻孔，对锚索孔壁进行有效支护。利用二次注浆技术解决锚索注浆体因扩散、收缩等原因造成的注浆体与土体结合不密实，可施加预应力小的问题。通过试验增大锚索预应力施加值，提高预应力储备，预留锚索预应力损失量，保证锚索预应力设计锁定值。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

石家庄轨道交通1号线人民广场站预应力锚索是采用3束φ15.2钢绞线的拉力集中型锚索，配合双 I28工字钢腰梁，增强了围护桩的整体稳定性。本工程预应力锚索主要穿越地层为粘土层和砂层。总体施工工艺流程见图1所示。

图1 预应力锚索施工工序流程图

4.2 预应力锚索施工操作流程

预应力锚索施工重点在于锚索的成孔、注浆以及张拉几个方面，严格的把好施工管是提高锚索成品质量的关键。

4.2.1 施工准备

预应力材料在存放和搬运过程中保持清洁。制作和安装时避免污染和电火花损伤，张拉期间应采取措施避免受雨水或养护用水浇淋。钢绞线、锚具必须经过检验合格，检验状态必须标识清楚，防止用错，锈蚀钢绞线严禁使用。张拉采用千斤顶和油泵要匹配，且在规定的有效标定使用期内。

4.2.2 锚位开孔

测量放点定出锚索孔位后，于孔位上支设开钻机，调整好角度，开孔直径为150 mm。锚位开孔应提前进行，以确保锚索施工进度。水平方向开孔偏差不超过±5cm，垂直方向开孔偏差不超过±5cm。

4.2.3 钻孔

在既有线一侧成孔采用套管钻机，主要考虑到在钻进成孔过程中，尤其是在杂填土层、砂层，受既有线动荷载的影响，采用非套管钻机非常容易导致塌孔，导致二次清孔，制约施工进度的同时，也间接的增加了注浆量。套管钻孔施工如图2所示。

钻孔进尺每5 m使用量角尺进行一次孔向测量。孔深超过锚索设计长度0.5～1.0 m，终孔后清孔要彻底，应对孔口进行暂时封堵，不得使碎屑、杂物进入孔口。钻孔底部的偏斜尺寸不大于锚索长度的2 %。

4.2.4 编锚

锚索按照设计要求加工，并预留一定的张拉长度40 cm，并严格按照设计要求控制锚固端与自由端的长度。钢绞线用砂轮机切割，张拉段应涂防腐剂，外套波纹管，管内注满黄油，两端捆实，每隔1.0m设二紧箍环和定位支架。

4.2.5 锚索穿束（下锚）

锚索穿束前，清除孔道内的杂物及积水，确认孔深和锚索长度无误后，人工匀速将锚索送入孔，不得过多的来回抽动锚索体，防止损害锚索体或使锚索体整体扭转。

穿束后立即对进、回浆管进行通气检查，发现不通气应采取处理措施。

4.2.6 注浆

锚索注浆采用注浆压力、注浆量双控的方式进行。本工程锚索注浆采用常规的一次常压注浆、二次高压劈裂注浆的方式进行，注浆采用水泥浆，水灰比为0.4～0.5。锚索注浆施工如图3所示。

图2 套管钻机成孔

图3 锚索注浆

一次注浆压力控制在0.6 MPa左右，边拔注浆管边注浆，拔管速率不宜过快，以始终保证注浆管在孔内浆液表面以下2 m为宜。这样做既可保证孔内注浆充实，又能增加一次注浆管的重复使用率，节约材料成本。

二次注浆压力一般控制在5 MPa以上，一般在一次注浆完成5 d（注浆体强度达到5 MPa）以后进行二次注浆。

根据本工程现场施做经验，整个注浆过程以注浆压力保持在5 MPa，注浆量以保证每延米注浆量为0.066 m3为宜。

4.2.7 钢腰梁安装

在钻孔的过程中即进行腰梁的加工，待注浆强度达到75%便进行腰梁的安装，腰梁分节进行吊装。

4.2.8 张拉及锁定

当锚固体强度大于15.0MPa后进行张拉，强度以同条件试件确定或不小于7天，锚索张拉前，对张拉设备进行标定。正式张拉前，取设计值的0.1～0.2倍，预张拉一次，使配套腰梁系统与腰梁背后围护结构面接触紧密，锚索杆体完全平直。

然后按张力的10 %、25 %、50 %、75 %、100 %逐级施加预应力，最终按照设计锁定值的160%锁定。锚头部分先涂防腐剂，再按施工图布筋，灌注C30混凝土封锚。

其中需要说明的是，按照设计要求，一般锁定值在设计锁定值的110%，本工程考虑锁定值为160%主要是考虑到既有线动荷载影响下，预应力损失较大，作为预应力储备增大锁定值。但是，并不是锁定值越大对预应力锚索越有利。相反，过大预应力储备会导致锚索钢绞线疲劳，破坏预应力锚索的预应力系统，导致破坏。

通过现场观察，锚索在张拉至设计张拉值时，千斤顶卸载的一瞬间，锁片无法即时锁定钢绞线，钢绞线会向后滑动，再加上既有线震动影响，造成锚索预应力损失严重。为保证既有线安全，基坑稳定，施工现场采用试验的办法，分别对多根锚索施加相对于设计120 %、140 %及160 %的预应力并全部进行观察，最终通过试验得出，施加预应力达到1.6倍的设计锁定值可以对冲掉锚索预应力损失值。锚索极限张拉试验和张拉施工如图4和图5所示。

图4 锚索极限张拉试验

图5 预应力锚索张拉

本工程所使用的 160 %的设计锁定值是根据现场施工检测及检测环境所得出的，并且经过设计认可后最终确定的。建议类似工程若考虑适当的预应力储备，也可参照类似程序执行。另外需要注意的是，在考虑增大锚索锁定值的同时，应不得大于锚索设计拉力值，避免破坏锚索。

5 结语

由于既有线一侧预应力锚索按照设计及规范要求分级张拉后，出现预应力损失较大，一度达到报警值，导致现场施工受阻。最终，通过适当的增加预应力储备，使预应力锚索施工步入正轨，并直至主体回填完成，未发生预应力锚索报警情况的出现。

由于行车动荷载对预应力锚索的影响尚处在科研阶段，本质性的关系需要从大量的试验数据中得出。由于震动荷载对预应力损失的影响相对较大，适当的增加预应力储备是比较可行的做法，本文中所提出的，结合现场实际情况，配合监测数据而适当的增加预应力储备值，这种做法对以后的锚索施工具备一定的指导意义。采用“围护桩+锚索”的围护结构体系，相较于“围护桩+砼支撑”的围护结构体系，施工操作灵活、迅速、占用空间较小，对后续结构施工几乎没有影响，大大节约工期和成本，为企业创造了经济效益。

［1］徐小燕，张兵权.预应力锚索在高速公路边坡加固中的应用［J］.交通世界（工程.技术），2015，26：76-77

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Construction technology of Anchor Cable Under Frequent Disturbance of Traffic Load of Main Road

SHEN Hong-yun1）LIU Shi2）CUI Zhe-xin2）
（Hebei Vocational and Technical College1）Shijiazhuang Hebei 050035 China Railway Tunnel Group Beijing CTG Construction Co.， Ltd.2）Beijing 100022 China）

Subway stations are mostly set in urban roads. The construction of retaining and protection structure should not only consider its influence on the urban roads， but also consider the influence of the intensive vehicle loads of the urban roads on the retaining and protection structure the ensure safety of retaining structure for the sake of its safety. Based on the foundation pit construction of the People's Square Station of Shijiazhuang Metro Line No. 1， the anchor cable construction of foundation pit under traffic load disturbance were tested and the technology were applied in the project successfully.

disturbance load foundation pit anchor cable construction technology

中国分类号：U211.4A

1673-1816（2016）02-0072-05

2015-11-20

沈红云（1979-），女，山东德州人，硕士，讲师，研究方向工程管理与工程造价专业教学与研究。