布袋扩大头锚索在岩溶发育地区基坑支护工程中的应用

■何俊澜

（广东省有色矿山地质灾害防治中心　广东　广州　510080）

布袋扩大头锚索在岩溶发育地区基坑支护工程中的应用

■何俊澜

（广东省有色矿山地质灾害防治中心广东广州510080）

通过分析笔者亲历的广东某市一岩溶发育地区的深基坑工程中对锚索工艺的一次创新性应用，论述该方案对于类似条件下的可行性与优势，并介绍了该方案的施工工艺。通过本文，探讨该工艺的实用性，给出了类似情况下的一种解决方案。

布袋锚索岩溶发育地区应用

随着城市化进程，我国城市的深基坑呈现出越来越多的趋势。在岩溶发育地区，深基坑支护都存在不少难点。桩锚支护是基坑支护工程中最常见的支护方式其中之一，但桩锚支护形式在石灰岩地区的实施难度很大。原因是岩溶发育地区，因存在溶洞、地下河等情况，使得锚索的成孔和注浆都具有较高难度和成本。笔者亲历的工程创新性地使用了布袋扩大头锚索，在该工程中，较好地解决了成孔困难与注浆量过大的问题，节约了成本并取得了良好的效果。

1　工程案例

该工程位于广东省某市，岩溶发育地区（施工中发现见洞率达85%以上，且岩溶地下水丰富），基坑深度约12m，开挖面积约1.8万m2，岩面埋藏较浅（6～10m），岩面起伏较大。基坑紧邻市政道路、民房、管线、幼儿园等敏感构筑物，对位移控制要求较高，对锚索的质量要求也较高。本文选取该工程较典型的一个剖面来作为例子加以分析论述。该剖面主要支护方式为：排桩（钻孔灌注桩）+3道锚索。

2　施工中发现的困难

据施工图纸，设计3道锚索，锚索长度采用双控指标，即锚长达到32m或者入完整岩达到3m以上均可终孔。施工中发现了以下两大困难：

（1）钻进困难：钻进第二、三道锚索时，很难达到32m的土层锚索长度，钻进3m完整岩时候经常会遇到多层溶洞。钻进过程都遇到了极大的困难，因为揭露溶洞后，若无套管跟进，常常会因为孔道偏斜而无法下锚。因此最终钻进工艺为：套管钻进至岩面→采用冲击锤钻进→揭露溶洞→套管跟进至溶洞底板→再次采用冲击锤钻进→重复上述过程直至满足入3m完整岩。但是套管跟进在钻进岩层后，钻进速度会异常缓慢，尤其是揭露多层溶洞的钻孔中，需要多次在套管钻进和冲击锤钻进间更换，造成了施工进度缓慢。

（2）注浆困难：因为揭露了溶洞，注浆时注浆量特别大，即便是采取了掺速凝剂等办法后也未能有效解决注浆量过大的问题，个别锚索的注浆量甚至达到了26t的水泥用量。同时因为注浆时掺入了速凝剂，造成了部分注浆管的堵塞，最终导致部分锚索无法完成注浆。

3　布袋扩大头锚索主要施工参数

3.1锚索施工参数

揭露深度超过1.5m的溶洞后，若本层溶洞顶板厚度不小于2m，即可在钻进至溶洞底板后终孔清孔。根据终孔深度制作锚索，同时制作布袋。最终如右图所示，钻孔孔径180mm，布袋扩大头直径350mm，布袋套嵌区包含溶洞区段及岩层孔道套布袋区段，其中岩层孔道套布袋区段长度不少于1m。锚索设计轴向拉力值450KN，锁定值350KN。

3.2施工工艺

布袋扩大头锚索的施工工艺与普通锚索并无太大区别，所以工程中简单实用，可操作性强，但是施工中应注意以下2点：

（1）锚索制作应注意：制作锚索完成后，应将布袋自锚索末端往锚索头部套，将一次注浆管与二次注浆管全部套在布袋中。布袋采用铁丝与锚索绑扎，每2m绑扎一处，头部与尾部均需绑扎。

（2）锚索注浆应注意：注浆时先注一次注浆管，待水泥浆自孔口返浆后，即可停止注浆并拔出一次注浆管。待45min后，开始二次注浆，待注浆压力达到设计值时可以停止注浆。

4　锚索施工质量与工程效果

待锚索与相应的冠梁（腰梁）达到28d龄期后，对锚索进行了张拉锁定并对其中的部分锚索进行了应力监测。为对比施工质量与施工效果，笔者对现场的张拉记录与监测结果进行了收集和整理，分别收集整理了全土层锚索、未套布袋溶洞锚索与布袋扩大头锚索三种的相关数据，并得出如下成果。

4.1锚索的伸长量

张拉过程中，锚索的伸长量能直观显示出锚索施工质量，判断锚索是否失效。虽然实际工程中还是出现了数条失效的锚索，但是为了能使得上述3种锚索具有可比性，本文对失效的锚索数据进行了剔除。同时考虑到张拉开始时由于安装千斤顶可能存在的缝隙与活动空间不同，对千斤顶的行程造成了比较大的干扰，因此对拉力达到100KN前的数据也进行了剔除，图表的初始数据以拉力达到100KN时作为对比的起点值。

经过上图可清晰看出，锚索在张拉后随着拉力上升，位移-应力曲线较明显得分为两个阶段：1、非线性增加阶段2、线性增加阶段。非线性增加阶段的主要是锚索杆体和锚固体之间的应力调整以及锚固体与岩土体之间的应力调整阶段。该阶段的伸长量主要来自于杆体与锚固体之间的相互位移和锚固体与岩土体之间的相互位移。线性增加阶段主要是锚索自由段钢绞线因拉力而产生的延伸。应力调整阶段较短的锚索能迅速正常工作，快速发挥出预应力，对基坑位移的良好控制能力，有效地降低基坑的位移。

上图清晰地显示，扩大头锚索经历了短暂的非线性阶段后迅速进入了线性伸长阶段。这表明扩大头锚索在经历了短暂的应力调整后，扩大头迅速卡在了溶洞口的孔道，整个锚索迅速开始正常工作。全土层锚索在经历了较长的应力调整阶段后也进入了线性伸长阶段，锚索开始正常工作。无布袋溶洞锚索整体呈现出非线性阶段较长，线性阶段不明显的特点。该工程揭露的大部分溶洞均为充填型溶洞，且充填物以软塑—流塑状的淤泥质土为主。该充填物对锚固体的摩擦力较小，且充填物的存在极有可能造成注浆效果不理想，浆体不饱满，浆体与孔道不能良好接触。故此造成了锚索调整阶段长，线性阶段不明显的现象。

4.2锚索应力损失

锚索张拉锁定后，随着时间的延长，因土体蠕动、锚索的应力调整完成等原因，都会造成一定的应力损失。预应力损失是基坑支护位移增大的重要原因，预应力损失过大可能会最终造成锚索的失效，对基坑的安全造成严重危害。本文同样对3种锚索的预应力监测数据进行了收集整理，结果如右图。

图中可见，布袋扩大头锚索经历了短暂的应力衰减后迅速达到了稳定，最终预应力损失极小。全土层锚索预应力衰减期稍长，应预力损失稍大。无布袋溶洞锚索的预应力衰减期最长，预应力损失最大。由此可见，布袋扩大头锚索的工作状态良好，对基坑的稳定与安全起到了积极的作用。

5　结语

岩溶发育地区的锚索工程向来都是难点工程，因其“岩—土”介质的多次转换造成了成孔困难、下锚困难以及注浆困难。同时由于岩溶发育，坑外岩土体的空隙较多甚至存在了地下河，造成了注浆量偏大，成本偏高。本文基于实践，在工程中创新性地应用新工艺，有效地解决了上述困难，取得了工期短、质量好及成本低的良好效果。本工艺虽创新于基坑支护工程，但不拘于基坑工程，在类似地质条件的边坡支护或者其他锚索工程中也可推广应用。本工艺应用时间较少，在使用过程中应结合实际情况并进行相关实验后使用。

P694[文献码]B

1000-405X（2016）-9-493-2

何俊澜（1988～），男，壮族，本科，助理工程师，研究方向为岩土工程技术的应用。